一種超重力場振動臺加載裝置制造方法
【專利摘要】一種超重力場振動臺加載裝置，包括離心機系統(tǒng)轉(zhuǎn)臂、支座、吊籃、離心機振動臺和模型箱，所述模型箱放置在離心機振動臺臺面上并設(shè)置在離心機系統(tǒng)的吊籃中；所述模型箱上設(shè)有壓力加載裝置，所述壓力加載裝置包括氣囊和壓蓋，所述氣囊設(shè)在模型箱內(nèi)，所述壓蓋覆蓋模型箱口，并和模型箱壁固定連接。本發(fā)明可有效的拓展現(xiàn)有離心機振動臺試驗中研究地基土體的深度，為深入研究深部土體的動力特性提供技術(shù)支撐。
【專利說明】一種超重力場振動臺加載裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超重力場振動臺加載裝置，屬于試驗裝置【技術(shù)領(lǐng)域】。該振動臺加載裝置不僅可以模擬建筑物(構(gòu)筑物)的基底壓力，也可以模擬深厚覆蓋層上作用的上覆土體自重應(yīng)力。應(yīng)用于離心機振動臺試驗，不增加模型本身的重量，可在現(xiàn)有設(shè)備技術(shù)條件基礎(chǔ)上，有效增加離心機振動臺研究土層的深度，為進一步研究深部土體動力響應(yīng)特征試驗提供重要的技術(shù)支撐。

【背景技術(shù)】
[0002]原位試驗的場地條件完全真實，其試驗結(jié)果相對可靠，但對于爆破、污染物擴散、地震破壞等問題，由于所處環(huán)境介質(zhì)復(fù)雜、多相多場相互作用強烈、時空跨度大，進行現(xiàn)場全過程監(jiān)測難度較大。相比之下，縮尺模型試驗在揭示這些過程的機理、驗證科學(xué)理論和解決工程技術(shù)問題時，更為靈活有效。
[0003]巖土工程抗震研究領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用的振動臺模型試驗有兩類:普通振動臺試驗(常規(guī)重力場)和離心機振動臺試驗(超重力場)。離心機振動臺可近似模擬實際地震輸入，并直接量測地震在土工結(jié)構(gòu)中造成的影響，是目前研究土體和結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)特性的重要試驗手段。研究內(nèi)容已涉及地基與基礎(chǔ)的靜動力響應(yīng)分析、建筑液化震陷、堤壩和邊坡的變形及穩(wěn)定性評價、地下結(jié)構(gòu)地震破壞與上浮、土一結(jié)構(gòu)相互作用、土工構(gòu)筑物地震反應(yīng)、土體液化等諸多方面，取得了豐碩的科研成果。
[0004]現(xiàn)有的離心機振動臺試驗受設(shè)備性能限制，研究土層深度比較有限，一般只能模擬實際土層20m左右，模型尺寸受離心機容量和離心機振動臺工作條件限制。離心機振動臺試驗時，離心機要負擔(dān)振動臺本身的重量和模型的重量，使得允許的模型總重受到一定限制；離心機振動臺在高重力場下運行，其本身的最大負荷也限制了模型的重量。本發(fā)明可在不增加模型重量的前提下，通過氣囊加載的方式，在研究土體表層施加上覆結(jié)構(gòu)重量或上覆土體自重，研究下部一定埋深土體的動力響應(yīng)特性，大大拓展了離心機振動臺試驗研究土層的深度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種超重力場振動臺加載裝置，用于超重力場振動臺模型試驗中實現(xiàn)土體上覆荷載的施加，使得模型土體與原型土體的應(yīng)力水平相匹配，從而實現(xiàn)一定應(yīng)力水平下的地基土體或土一結(jié)構(gòu)相互作用體系的振動臺試驗。
[0006]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:一種超重力場振動臺加載裝置，包括離心機系統(tǒng)轉(zhuǎn)臂、支座、吊籃、離心機振動臺和模型箱，所述模型箱放置在離心機振動臺臺面上并設(shè)置在離心機系統(tǒng)的吊籃中；所述模型箱上設(shè)有壓力加載裝置，所述壓力加載裝置包括氣囊和壓蓋，所述氣囊設(shè)在模型箱內(nèi)，所述壓蓋覆蓋模型箱口，并和模型箱壁固定連接。
[0007]作為本發(fā)明的進一步改進，所述氣囊和氣源連接。所述氣源可選用機載高壓氣瓶。
[0008]作為本發(fā)明的進一步改進，所述氣囊通過旋轉(zhuǎn)接頭和外接氣源連接。
[0009]作為本發(fā)明的進一步改進，所述模型箱內(nèi)還設(shè)有水平延伸的上、下保護層，所述氣囊設(shè)在上、下保護層之間的空間內(nèi)。
[0010]作為本發(fā)明的進一步改進，所述氣源設(shè)有壓力表和調(diào)壓閥，通過調(diào)壓閥裝置精確控制氣囊壓力的大小和加載速率。
[0011]作為本發(fā)明的進一步改進，所述壓蓋和模型箱之間采用螺栓連接。
[0012]本發(fā)明的有益效果如下:
①設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單。該裝置可通過專業(yè)加工，實現(xiàn)與現(xiàn)有試驗?zāi)Ｐ拖涞呐涮资褂茫?br> ②氣壓加載。試驗土樣不僅受荷均勻，而且對于土樣上覆壓力較大的工況，可以減少因?qū)嵨锛虞d帶來的麻煩，進而避免因加載自重對試驗結(jié)果的影響；
③加載方式簡單靈活。根據(jù)試驗?zāi)Ｐ秃蜅l件，可選用機載高壓氣瓶或通過離心機液氣旋轉(zhuǎn)接頭連接外接氣源等作為加載氣源，通過調(diào)壓閥裝置可精確控制氣囊壓力的大小和加載速率，確保土樣內(nèi)部壓力均勻傳遞，并可根據(jù)試驗要求隨時改變氣囊內(nèi)部壓力大小；
④該設(shè)備也可作為試驗制樣過程中的固結(jié)設(shè)備。通過控制氣囊壓力的大小及加載速率，使土樣完成有效固結(jié)。
[0013]該振動臺試驗上覆壓力加載裝置可達到以下技術(shù)指標(biāo):
(1)壓力范圍:(T300kPa;
(2)模型土樣尺寸:可根據(jù)試驗要求，加工制作配套的氣囊尺寸；
(3)模擬土體深度:設(shè)備可模擬(T50m埋深土體的上覆壓力。
[0014]本發(fā)明可有效的拓展現(xiàn)有離心機振動臺試驗中研究地基土體的深度，為深入研究深部土體的動力特性提供技術(shù)支撐。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實施例1壓力加載裝置的剖面示意圖；
圖3為本發(fā)明實施例1中壓蓋及模型箱的受力示意圖。

【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合實施例和附圖做進一步說明。
[0017]如圖1所示，一種超重力場振動臺加載裝置100，包括離心機系統(tǒng)轉(zhuǎn)臂21、支座22、吊籃23、配重塊24、離心機振動臺25和模型箱1，模型箱I放置在離心機振動臺25臺面上，并放置在吊籃23中，模型箱I上設(shè)有壓力加載裝置30。
[0018]如圖2所示，模型箱I內(nèi)設(shè)有壓力加載裝置30，壓力加載裝置30由氣囊2、氣源3和壓蓋4組成，模型箱I內(nèi)還設(shè)有水平延伸的上保護層8a和下保護層Sb，氣囊2設(shè)在上保護層8a和下保護層Sb圍成的空間內(nèi)，并通過旋轉(zhuǎn)接頭和外接氣源連接管線5和氣源3連接，壓蓋4覆蓋模型箱口 11，并和模型箱壁12固定連接。
[0019]氣源3帶有調(diào)壓閥6和壓力表7，氣源3通過調(diào)壓閥6將氣體供入氣囊2，氣囊2結(jié)合壓蓋4將氣壓施加到模型箱I內(nèi)的試驗土樣9的表面。氣囊2壓力的大小及施加速度通過調(diào)壓閥6進行控制，以滿足試驗要求。
[0020]壓蓋4與模型箱I之間采用螺栓20聯(lián)接成整體，氣囊2通過壓蓋4在氣囊壓力與模型箱內(nèi)力之間建立平衡，使得氣囊壓力可有效的傳遞到試驗土樣內(nèi)部。壓蓋4及模型箱I的受力示意圖見附圖3所示。
【權(quán)利要求】
1.一種超重力場振動臺加載裝置，包括離心機系統(tǒng)轉(zhuǎn)臂、支座、吊籃、離心機振動臺和模型箱，所述模型箱放置在離心機振動臺臺面上并設(shè)置在離心機系統(tǒng)的吊籃中；其特征是，所述模型箱上設(shè)有壓力加載裝置，所述壓力加載裝置包括氣囊和壓蓋，所述氣囊設(shè)在模型箱內(nèi)，所述壓蓋覆蓋模型箱口，并和模型箱壁固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超重力場振動臺加載裝置，其特征是，所述氣囊和外接氣源連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超重力場振動臺加載裝置，其特征是，所述模型箱內(nèi)還設(shè)有水平延伸的上、下保護層，所述氣囊設(shè)在上、下保護層之間的空間內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超重力場振動臺加載裝置，其特征是，所述氣源設(shè)有壓力表和調(diào)壓閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超重力場振動臺加載裝置，其特征是，所述壓蓋和模型箱之間采用螺栓連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超重力場振動臺加載裝置，其特征是，所述氣囊通過旋轉(zhuǎn)接頭和外接氣源連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超重力場振動臺加載裝置，其特征是，所述氣源采用機載高壓氣瓶。
【文檔編號】G01M7/02GK104359638SQ201410561296
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】張世殊, 蔡正銀, 武穎利, 胡金山, 周燕國, 謝洪毅, 徐光明, 曲海珠, 黃錦舒, 馬金根, 譚曉明 申請人:中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司