雙向振動(dòng)抗震試驗(yàn)臺(tái)的制作方法
【專利摘要】雙向振動(dòng)抗震試驗(yàn)臺(tái)，包括從上到下依次平行設(shè)置的上平臺(tái)、中平臺(tái)和下平臺(tái)，中平臺(tái)設(shè)置在下平臺(tái)上表面的水平軌道上，上平臺(tái)設(shè)置在中平臺(tái)上表面的水平軌道上，且下平臺(tái)和中平臺(tái)上表面的水平軌道呈一定夾角；上平臺(tái)和中平臺(tái)均連接有相應(yīng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，上平臺(tái)和中平臺(tái)分別由相應(yīng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)沿對(duì)應(yīng)的水平軌道運(yùn)動(dòng)，且在上平臺(tái)和中平臺(tái)的一端均連接有在動(dòng)力機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)其水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，能夠產(chǎn)生反作用力的彈簧組。本發(fā)明的一種雙向振動(dòng)抗震實(shí)驗(yàn)臺(tái)，解決現(xiàn)有技術(shù)中抗震模擬試驗(yàn)臺(tái)輸入方式單一、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高、可靠性差等技術(shù)問題，其構(gòu)造和原理簡(jiǎn)單，操作方便，容易取得且成本較低，適合推廣使用。
【專利說明】雙向振動(dòng)抗震試驗(yàn)臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程實(shí)驗(yàn)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種能夠輸出雙向振動(dòng)荷載的試驗(yàn)臺(tái)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]從空間上講，地震時(shí)地面的運(yùn)動(dòng)可分解成六個(gè)分量，包括3個(gè)平動(dòng)分量和3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)分量，同時(shí)結(jié)構(gòu)物在多維地震作用下表現(xiàn)為空間運(yùn)動(dòng)，這種空間的作用程度取決于結(jié)構(gòu)物的不規(guī)則程度和整體性，即使是規(guī)則對(duì)稱結(jié)構(gòu)，由于材料、施工等方面的原因，結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下進(jìn)行振動(dòng)也絕非規(guī)則對(duì)稱，且不規(guī)則程度和整體性會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化。從震害資料分析表明:雙向水平地震的作用將使不規(guī)則結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)進(jìn)一步加劇，因此僅僅研究單個(gè)分量的震動(dòng)輸入是不夠的。目前對(duì)地震荷載模擬的實(shí)現(xiàn)方式主要是設(shè)大型振動(dòng)臺(tái)的試驗(yàn)室，且多是單一方向或水平和豎向組合的輸入方式，這種方式原理比較復(fù)雜，建設(shè)投資昂貴，不經(jīng)濟(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種雙向振動(dòng)抗震實(shí)驗(yàn)臺(tái)，解決現(xiàn)有技術(shù)中抗震模擬試驗(yàn)臺(tái)輸入方式單一、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高、可靠性差等技術(shù)問題，其構(gòu)造和原理簡(jiǎn)單，操作方便，容易取得且成本較低，適合推廣使用。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題,所提供的技術(shù)方案是:雙向振動(dòng)抗震試驗(yàn)臺(tái),包括從上到下依次平行設(shè)置的上平臺(tái)、中平臺(tái)和下平臺(tái)，所述中平臺(tái)設(shè)置在下平臺(tái)上表面的水平軌道上，上平臺(tái)設(shè)置在中平臺(tái)上表面的水平軌道上，且下平臺(tái)和中平臺(tái)上表面的水平軌道呈一定夾角；所述的上平臺(tái)和中平臺(tái)均連接有相應(yīng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，上平臺(tái)和中平臺(tái)分別由相應(yīng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)沿對(duì)應(yīng)的水平軌道運(yùn)動(dòng)，且在上平臺(tái)和中平臺(tái)的一端均連接有在動(dòng)力機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)其水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，能夠產(chǎn)生反作用力的彈簧組。
[0005]所述的動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括由動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的偏心輪和一端與偏心輪配合的推桿，推桿的另一端與上平臺(tái)或中平臺(tái)接觸。
[0006]所述偏心輪的外部套設(shè)有軸承，推桿的一端與軸承接觸。
[0007]所述的推桿穿設(shè)在導(dǎo)向軸支座內(nèi)。
[0008]所述的動(dòng)力機(jī)構(gòu)均由控制機(jī)構(gòu)控制。
[0009]所述的彈簧組固定在豎向反力板上，且兩塊豎向反力板分別固定在下平臺(tái)和中平臺(tái)上。
[0010]所述的水平軌道由V形槽、設(shè)置在V形槽內(nèi)的多個(gè)鋼珠和設(shè)置在V形槽上方的蓋槽組成，所述蓋槽和V形槽分別與上下方相應(yīng)的平臺(tái)固定連接。
[0011]所述下平臺(tái)和中平臺(tái)上表面的水平軌道方向相垂直。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
1、本發(fā)明提供了一種輸入兩個(gè)水平方向的振動(dòng)荷載，可近似的模擬地震荷載作用下結(jié)構(gòu)物的地震反應(yīng)，可為結(jié)構(gòu)物的抗震、減震、隔震研究提供幫助。
[0013]2、本發(fā)明可運(yùn)用到研究土體在兩個(gè)水平方向的振動(dòng)特性研究，可為飽和土體液化特征研究提供了很好的設(shè)備基礎(chǔ)，對(duì)復(fù)合地基加載可研究其雙向動(dòng)荷載作用下的動(dòng)力特性。
[0014]3、本發(fā)明采用的蓋槽和V形槽結(jié)合的水平軌道，使鋼珠與蓋槽和V形槽以及平臺(tái)板之間呈線形接觸，最大限度的減小了系統(tǒng)的摩擦，采用的導(dǎo)向軸支座，嚴(yán)格限制了推桿的徑向位移，能很好的穩(wěn)定荷載的傳遞狀態(tài)。
[0015]4、本發(fā)明采用的偏心輪，可通過調(diào)整偏心距的方法改變輸入荷載的大小和平臺(tái)的行程，也可通過改變彈簧剛度系數(shù)的方法改變輸入荷載的幅值，通過控制機(jī)構(gòu)控制動(dòng)力源的轉(zhuǎn)速，可實(shí)現(xiàn)不同的加載頻率和加速度。
[0016]5、本發(fā)明設(shè)置在偏心輪上的軸承，起到了減小摩擦的作用，能保證在振動(dòng)過程中與推桿穩(wěn)定的接觸并傳遞荷載。
[0017]6、本發(fā)明采用的水平軌道起到了支撐和導(dǎo)向的作用，可通過改變?nèi)齻€(gè)平臺(tái)板間水平軌道的夾角來實(shí)現(xiàn)不同角度的兩個(gè)荷載方向輸入。
[0018]7、本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，可移動(dòng)，在室內(nèi)外都可以操作，各部件容易取得，造價(jià)較低，比較經(jīng)濟(jì)，適合推廣使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意主視圖；
圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意左視圖；
圖3為本發(fā)明中與上平臺(tái)連接的荷載傳遞結(jié)構(gòu)原理圖；
圖4為本發(fā)明中與中平臺(tái)連接的荷載傳遞結(jié)構(gòu)原理圖；
圖5為本發(fā)明中支撐裝置的剖視圖；
圖6為本發(fā)明對(duì)三層框架結(jié)構(gòu)模型施加振動(dòng)荷載示意圖；
圖7為本發(fā)明對(duì)土體或復(fù)合地基模型施加振動(dòng)荷載示意圖；
附圖標(biāo)記:1、控制機(jī)構(gòu)，2、上平臺(tái)，3、中平臺(tái)，4、下平臺(tái)，5、水平軌道，501、蓋槽，502、V形槽，503、鋼珠，6、動(dòng)力源，7、軸承，8、輸出軸，9、偏心輪，10、推桿，11、導(dǎo)向軸支座，12、彈簧組，13、框架模型結(jié)構(gòu)，14、土體或復(fù)合地基材料模型，15、土箱。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】:
雙向振動(dòng)抗震試驗(yàn)臺(tái)，包括從上到下依次平行設(shè)置的上平臺(tái)2、中平臺(tái)3和下平臺(tái)4，所述中平臺(tái)3設(shè)置在下平臺(tái)4上表面的水平軌道5上，上平臺(tái)2設(shè)置在中平臺(tái)3上表面的水平軌道5上，且下平臺(tái)4和中平臺(tái)3上表面的水平軌道5呈一定夾角；所述的上平臺(tái)2和中平臺(tái)3均連接有相應(yīng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，上平臺(tái)2和中平臺(tái)3分別由相應(yīng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)沿對(duì)應(yīng)的水平軌道5運(yùn)動(dòng)，且在上平臺(tái)2和中平臺(tái)3的一端均連接有在動(dòng)力機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)其水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，能夠產(chǎn)生反作用力的彈簧組12。
[0021]所述的動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括動(dòng)力源6，設(shè)置在動(dòng)力源6的輸出軸8上的偏心輪9和一端與偏心輪9配合的推桿10,推桿10的另一端與上平臺(tái)2或中平臺(tái)3連接。所述的推桿10穿設(shè)在用于控制推桿10運(yùn)動(dòng)方向的導(dǎo)向軸支座11內(nèi)。
[0022]所述偏心輪9的外部套設(shè)有軸承7，推桿10的一端與軸承7接觸。
[0023]所述的動(dòng)力機(jī)構(gòu)均由控制機(jī)構(gòu)I控制。
[0024]所述的彈簧組12固定在豎向反力板上，且兩塊豎向反力板分別固定在下平臺(tái)4和中平臺(tái)3上。
[0025]所述的水平軌道5由V形槽502、設(shè)置在V形槽502內(nèi)的多個(gè)鋼珠503和設(shè)置在V形槽502上方的蓋槽501組成，所述蓋槽501和V形槽502分別與上下方相應(yīng)的平臺(tái)固定連接。
[0026]所述下平臺(tái)4和中平臺(tái)3上表面的水平軌道5方向相垂直。
[0027]所述的導(dǎo)向軸支座11為鋼制，軸孔內(nèi)設(shè)有環(huán)向凹槽，可注入潤(rùn)滑油。
[0028]所述的導(dǎo)向軸支座11固定在工作平臺(tái)上。
[0029]所述的平臺(tái)采用鋼板。
[0030]所述的控制機(jī)構(gòu)I為數(shù)字式變頻控制儀。
[0031]本發(fā)明的雙向振動(dòng)抗震試驗(yàn)臺(tái)在進(jìn)行加載試驗(yàn)前，先將制作好結(jié)構(gòu)物或模型結(jié)構(gòu)物、裝有土體或復(fù)合地基材料模型的土箱，通過螺栓的連接方式將加載對(duì)象固定在上平臺(tái)上。
[0032]啟動(dòng)固定在中平臺(tái)上的動(dòng)力源，動(dòng)力源輸出軸帶動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，偏心輪的軸承與推桿前端接觸并傳遞荷載，推桿的末端固定在上平臺(tái)一端的中間部位，帶動(dòng)上平臺(tái)傳遞荷載，其中推桿穿在與其配套的導(dǎo)向軸支座內(nèi)，用導(dǎo)向軸支座來限制推桿的徑向位移，導(dǎo)向軸支座在軸孔內(nèi)設(shè)計(jì)有環(huán)形凹槽并在環(huán)形凹槽內(nèi)注入潤(rùn)滑油，減小了機(jī)械摩擦。上平臺(tái)的另一端與彈簧組接觸產(chǎn)生反向推力，彈簧組固定在豎向反力板上。
[0033]啟動(dòng)固定在下平臺(tái)上的動(dòng)力源,動(dòng)力源輸出軸帶動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng),偏心輪的軸承與推桿前端接觸并傳遞荷載，推桿的末端固定在中平臺(tái)一端的中間部位，帶動(dòng)中平臺(tái)傳遞荷載，其中推桿穿在與其配套的導(dǎo)向軸支座內(nèi)，用導(dǎo)向軸支座來限制推桿的徑向位移，導(dǎo)向軸支座在軸孔內(nèi)設(shè)計(jì)有環(huán)形凹槽并在環(huán)形凹槽內(nèi)注入潤(rùn)滑油，減小了機(jī)械摩擦。上平臺(tái)的另一端與彈簧組接觸產(chǎn)生反向推力，彈簧組固定在豎向反力板上。
[0034]在上平臺(tái)和中平臺(tái)之間對(duì)稱設(shè)置兩組水平軌道作為支撐和導(dǎo)向裝置，上平臺(tái)和中平臺(tái)分別在其對(duì)應(yīng)的水平軌道上運(yùn)動(dòng)，水平軌道由蓋槽、V形槽和設(shè)置在兩者之間的鋼珠組成，所述的水平軌道中鋼珠與蓋槽和V形槽內(nèi)面呈線性接觸，極大的減小了系統(tǒng)摩擦。
[0035]兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)傳遞的荷載方向呈一定的角度，即上平臺(tái)和中平臺(tái)的水平振動(dòng)方向呈一定的角度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)加載對(duì)象的水平方向雙向振動(dòng)。
[0036]系統(tǒng)輸入的振動(dòng)荷載幅值可通過兩種方法實(shí)現(xiàn):一是通過更換振動(dòng)動(dòng)力源輸出軸上的偏心輪，選擇不同的偏心距，獲得不同的荷載幅值；二是通過改變兩組彈簧組的剛度系數(shù)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)OA線與豎直方向OB線夾角α=0°時(shí)，平臺(tái)的行程達(dá)到最大，荷載最大；當(dāng)α=180°時(shí)，平臺(tái)的行程達(dá)到最小，荷載最小。
[0037]系統(tǒng)輸入的荷載頻率和加速度通過控制機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)，所述的控制機(jī)構(gòu)可以為數(shù)字式變頻控制儀進(jìn)而實(shí)現(xiàn)變速及加速度的大小改變；可根據(jù)需要改變?nèi)齻€(gè)平臺(tái)間水平軌道的設(shè)置方向來實(shí)現(xiàn)不同夾角的荷載輸入方向。
[0038]本發(fā)明提供的一種雙向振動(dòng)抗震試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，使用安全可靠，能夠同時(shí)輸入兩個(gè)水平方向的振動(dòng)荷載，可近似的模擬地震荷載作用下結(jié)構(gòu)物的地震反應(yīng)，可為飽和土體液化特征研究提供了很好的設(shè)備基礎(chǔ)，對(duì)復(fù)合地基加載可研究其雙向動(dòng)荷載作用下的動(dòng)力特性，同時(shí)，成本較低，操作方便，適合推廣使用。
【權(quán)利要求】
1.雙向振動(dòng)抗震試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:包括從上到下依次平行設(shè)置的上平臺(tái)(2)、中平臺(tái)(3)和下平臺(tái)(4)，所述中平臺(tái)(3)設(shè)置在下平臺(tái)(4)上表面的水平軌道(5)上，上平臺(tái)(2)設(shè)置在中平臺(tái)(3)上表面的水平軌道(5)上，且下平臺(tái)(4)和中平臺(tái)(3)上表面的水平軌道(5)呈一定夾角；所述的上平臺(tái)(2)和中平臺(tái)(3)均連接有相應(yīng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，上平臺(tái)(2)和中平臺(tái)(3)分別由相應(yīng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)沿對(duì)應(yīng)的水平軌道(5)運(yùn)動(dòng)，且在上平臺(tái)(2)和中平臺(tái)(3)的一端均連接有在動(dòng)力機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)其水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，能夠產(chǎn)生反作用力的彈簧組(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向振動(dòng)抗震試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述的動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括由動(dòng)力源(6)驅(qū)動(dòng)的偏心輪(9)和一端與偏心輪(9)配合的推桿(10)，推桿(10)的另一端與上平臺(tái)(2)或中平臺(tái)(3)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙向振動(dòng)抗震試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述偏心輪(9)的外部套設(shè)有軸承(7)，推桿(10)的一端與軸承(7)接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙向振動(dòng)抗震試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述的推桿(10)穿設(shè)在導(dǎo)向軸支座(11)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向振動(dòng)抗震試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述的動(dòng)力機(jī)構(gòu)均由控制機(jī)構(gòu)(I)控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向振動(dòng)抗震試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述的彈簧組(12)固定在豎向反力板上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向振動(dòng)抗震試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述的水平軌道(5)由V形槽(502)、設(shè)置在V形槽(502)內(nèi)的多個(gè)鋼珠(503)和設(shè)置在V形槽(502)上方的蓋槽(501)組成，所述蓋槽(501)和V形槽(502)分別與上下方相應(yīng)的平臺(tái)固定連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向振動(dòng)抗震試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述下平臺(tái)(4)和中平臺(tái)(3)上表面的水平軌道(5)方向相垂直。
【文檔編號(hào)】G01M7/06GK103792060SQ201410038828
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】鐘國華, 高笑娟, 呂冰, 李躍輝, 楊為民 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)