一種層狀振動剪切土箱試驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種土木工程試驗用的層狀剪切試驗裝置，特別是一種層狀振動剪切土箱試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]進一步在地震震動作用下的無限域土壤場地的放大效應(yīng)、土體動態(tài)特性和土與結(jié)構(gòu)物相互作用研宄，在巖土地震工程學(xué)方面有重大意義。為研宄土壤特性，比如應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和液化，在實驗室中常使用三軸壓縮儀、單剪裝置和規(guī)律或不規(guī)律動荷載下扭轉(zhuǎn)剪切試驗對少量土樣進行試驗研宄。在這些類型試驗中，土壤基礎(chǔ)中的應(yīng)力和變形受邊界條件的影響顯著。另外由于試驗加載裝置和試樣尺寸的局限性，致使試驗中荷載情況與現(xiàn)場情況存在差異。
[0003]層狀剪切箱試驗一定程度上克服了上述試驗的缺點，如可提供受控的試驗環(huán)境、消除邊界效應(yīng)，另外可以較為經(jīng)濟地實現(xiàn)相關(guān)研宄。通常，層狀剪切箱是一個可置于振動臺上的柔性容器，在模擬地震作用下可以層狀剪切變形，可用于模擬地震時剪切波在有限厚度的土層的傳播過程。
[0004]以往研宄使用的裝置存在的不足之處在于:(I)層狀剪切箱不能很好地模擬震動情況下土體的反應(yīng)特性；(2)為適應(yīng)振動臺基地剪力能力，致使剪切箱尺寸太??；(3)剪切箱的框架層與層之間的層間隙過大，不能很好模擬震動下土體的單剪試驗；(4)剪切箱的震動試驗必須依靠振動臺，試驗受限于振動臺震動能力且試驗成本太高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種層狀振動剪切土箱試驗裝置，能夠很好地模擬震動情況下土體的反應(yīng)特性。
[0006]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0007]該層狀振動剪切土箱試驗裝置，包括剪切土箱，和支撐所述剪切土箱的振動裝置，以及帶動所述振動裝置的驅(qū)動裝置。
[0008]所述剪切土箱包括若干框架層，所述框架層之間縱向由若干可鎖緊和松開的滑塊與直線導(dǎo)軌套件連接，保證既能進行低摩阻力靈活滑動，又可減少連接間隙，所述框架層之間橫向由若干回彈板簧和半球柱鉸組件連接，該剪切土箱底部置于所述振動裝置的底板上，剪切土箱內(nèi)部布置有褶皺式橡膠膜，所述褶皺式橡膠膜的褶皺插入所述框架層之間與所述底板的間隙內(nèi)。
[0009]所述振動裝置的底板分別通過板簧，以及通過彈簧支撐在底梁上，所述底板上設(shè)有安裝透水石的底板孔，所述底梁通過地錨拉桿固定在實驗室地面上。
[0010]所述驅(qū)動裝置包括設(shè)置在所述振動裝置的工字型鋼梁端面的電動伺服作動器和通過連接板連接的力傳感器，所述電動伺服作動器通過電磁隔離墊與所述力傳感器連接，所述電動伺服作動器通過作動器連接板安裝在實驗室反力墻上。
[0011]本實用新型的有益效果是:
[0012]本實用新型剪切土箱的框架層統(tǒng)一模塊化設(shè)計，可根據(jù)實驗要求增加或減少層數(shù)，調(diào)整箱體高度；框架層與框架層之間內(nèi)置導(dǎo)軌、滑塊連接，保證既能進行低摩阻力靈活滑動，又可減少連接間隙，滑塊可鎖緊或松開；框架層與框架層橫側(cè)面由回復(fù)板簧和半球柱鉸連接，既能減小框架層剪切位移時的阻力，又可提供框架層的回復(fù)力；剪切土箱內(nèi)部設(shè)置褶皺式橡膠膜，框架層間由褶皺式橡膠膜的褶皺填充，從而使框架層連接位置均布置有延展性的密封材料，既能保證剪切箱裝置的密封性，又能減少橡膠膜對框架層剪切位移運動的限制；底板孔布置有透水石，以便在試驗中采取飽和或排水措施，可很好地對不同飽和度土樣進行振動試驗；通過安裝在反力墻上的電動伺服作動器對剪切土箱裝置框架層主體施加不同類型的水平力，可實現(xiàn)閉環(huán)控制，自動連續(xù)調(diào)節(jié)，能模擬不同類型水平震動下土體的剪切試驗。
[0013]本實用新型可模擬地震時剪切波在有限厚度的土層的傳播過程，不僅能夠解決剪切箱振動試驗必須依附振動臺進行試驗的局限性，并能最大限度的模擬土體的單剪試驗過程，克服一般振動臺的基底剪切力的局限，本裝置穩(wěn)定可靠，具有構(gòu)造簡單、造價經(jīng)濟、安裝和應(yīng)用方便的特點。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0015]圖2為本圖1的左視圖；。
[0016]圖3為框架層俯視圖；
[0017]圖4為框架層間導(dǎo)軌與滑塊連接局部連接示意圖；
[0018]圖5為底板的俯視圖。
[0019]圖中:1、框架層，2、褶皺式橡膠膜，3、滑塊，4、直線導(dǎo)軌，5、回彈板簧，6、半球柱鉸，
7、底板，8、方鋼，9、工字型鋼梁，10、板簧，11、底梁，12、彈簧，13、地錨拉桿，14、螺栓，15、底板孔，16、注水閥，17、角鋼，18、連接板，19、力傳感器，20、電磁隔離墊，21、電動伺服作動器，22、作動器連接板，23、反力墻。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施做進一步的詳細描述:
[0021]如圖1、圖2所示，該層狀振動剪切土箱試驗裝置包括包括剪切土箱，和支撐所述剪切土箱的振動裝置，以及帶動所述振動裝置的驅(qū)動裝置。
[0022]所述剪切土箱主體由十六層同尺寸的矩形框架層1，每個框架層為3000mmX 2000mmX 2000mm，高120mm，層與層之間間隙為2mm，通過沿框架層I縱邊布置的六套可鎖緊或松開的滑塊3與直線導(dǎo)軌4套件，組合堆疊連接在一起(參見圖4)，框架層I四個轉(zhuǎn)角處鉚接角鋼17，框架層之間側(cè)面通過若干回彈板簧5和半球柱鉸6連接，最底部框架層焊接在底板7上，剪切土箱內(nèi)部安裝1.5mm厚的褶皺式橡膠膜2，自剪切土箱最上層框架層懸掛至底層框架層，并在底板7上部密封，褶皺式橡膠膜2的褶皺處置于框架層與框架層之間的間隙中，用以保持剪切箱水密性，同時可減少橡膠膜2對框架層I水平剪切位移限制的影響。
[0023]回彈板簧5、半球柱鉸6安裝在框架層I橫向側(cè)面，如圖2所示，每三層框架層布置兩個回彈板簧5和半球柱鉸6，對稱分布于兩邊的回彈板簧5與半球柱鉸6之間留有2mm間隙，防止二者接觸過緊，一方面剪切箱做水平剪切位移運動時，回彈板簧5不會過于