專利名稱：用于地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺試驗(yàn)的懸掛式層狀多向剪切模型箱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺試驗(yàn)的懸掛式層狀 多向剪切模型箱裝置。
背景技術(shù)：
在實(shí)際的結(jié)構(gòu)-地基動(dòng)力相互作用的情況下，地基是沒有邊界的，但在振動(dòng)臺試 驗(yàn)中，只能用有限尺寸的模型箱來裝模型土。這樣，由于土和箱體界面上的波動(dòng)反射以及 土-模型箱體系與實(shí)際地基振動(dòng)形態(tài)的差異給試驗(yàn)結(jié)果帶來一定的誤差，即“模型箱效 應(yīng)”。為了消除模型箱效應(yīng)，將模型箱設(shè)計(jì)成單向或雙向?qū)訝罴羟心Ｐ拖?，使模型箱在地?作用下能夠進(jìn)行層狀剪切變形，雙向?qū)訝罴羟心Ｐ拖湓谳斎肓硪环较虻牡卣饎?dòng)時(shí)，必須重 新安裝滑槽內(nèi)滾珠。這兩種模型箱都不能同時(shí)輸入多維地震動(dòng)，更難以滿足振動(dòng)臺陣復(fù)雜 地震動(dòng)輸入的需求。柔性模型箱雖然能滿足多維地震動(dòng)輸入的要求，但不能控制側(cè)向剛度， 試驗(yàn)中土體拱效應(yīng)明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種懸掛式層狀多向剪切模型箱裝置用于地下結(jié)構(gòu)振動(dòng) 臺試驗(yàn)，克服上述的不足。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種用于地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺試 驗(yàn)的懸掛式層狀多向剪切模型箱裝置，由懸掛支架和底部安裝于振動(dòng)臺、頂部懸掛于懸掛 支架內(nèi)的模型箱體組成，所述模型箱體由10層以上的層面結(jié)構(gòu)及梁架和底板組成，層面結(jié) 構(gòu)為剛性且輕質(zhì)，其平面形狀為任意且相同，各層面結(jié)構(gòu)垂直等間距平行排列，由膜或者索 串接，且膜或者索懸掛于剛性梁架上；梁架通過均勻布置的三組以上的萬向節(jié)架在懸掛支 架上，每組萬向節(jié)包含1-2個(gè)萬向節(jié)；膜或者索的下部與剛性的底板連接，底板與振動(dòng)臺面 連接在一起。所述層面結(jié)構(gòu)為平面結(jié)構(gòu)的鋁合金框架或者薄壁型鋼框架。其中鋁合金框架可以 為中空鋁合金封閉圓環(huán)。這種中空鋁合金封閉圓環(huán)如果用膜來連接的話，可以采用沿中空 鋁合金封閉圓環(huán)均勻布置的六條以上的PVC膜帶的形式；如果用索來連接的話，可以采用 沿中空鋁合金封閉圓環(huán)均勻布置的六條以上的鋼索。所述環(huán)形懸掛支架可以采用圍繞模型箱體均勻布置的三個(gè)以上的立柱，每根立柱 頂部上設(shè)置1-2個(gè)螺栓，螺栓可垂直上下調(diào)節(jié)，每個(gè)螺栓上面固定一個(gè)萬向節(jié)。本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)膜或者索提起各層層面結(jié)構(gòu)構(gòu)成模型箱，且頂 部可在水平方向滑動(dòng)，使各層層面結(jié)構(gòu)間發(fā)生剪切變形。各輕質(zhì)且剛性的層面結(jié)構(gòu)為裝置 提供側(cè)向剛度，膜或者索在提起各層層面結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還起到控制側(cè)向剛度、限制各層層面 結(jié)構(gòu)發(fā)生平面扭轉(zhuǎn)變形作用。該裝置中的層面結(jié)構(gòu)可制作成任意平面形狀，適應(yīng)于單向和 多向地震動(dòng)輸入，而且可以滿足大型振動(dòng)臺陣復(fù)雜地震動(dòng)輸入的需要。


圖1至圖4為用于地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺試驗(yàn)的懸掛式層狀多向剪切模型箱裝置的一個(gè) 實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，此實(shí)施例可用于多向地震動(dòng)輸入，其中圖1為實(shí)施例中模型箱裝置俯視圖；
圖2為實(shí)施例中模型箱裝置正視圖；圖3為實(shí)施例中模型箱裝置的支架中的一個(gè)立柱及萬向節(jié)布置示意圖；圖4為實(shí)施例中萬向節(jié)布置的俯視圖。圖中，1、鋼梁，2、連接鋼板，3、高度可調(diào)節(jié)螺栓，4、H型鋼立柱，5、底板，6、PVC膜 帶，7、萬向節(jié)，8、支撐鋼板，9、鋁合金封閉框架。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。本實(shí)施例中的層面結(jié)構(gòu)為圓環(huán)形的中空鋁合金封閉框架9。如圖1所示，鋁合金框 直徑4. 2米，裝置總高2. 3米，適用于多向地震動(dòng)同時(shí)輸入，模型箱體由19層中空鋁合金封 閉框架9組成，底層中空鋁合金封閉框架與底板5通過螺栓連接，并把六條PVC膜帶按均勻 間隔固定在底板5上。二層及以上各層中空鋁合金封閉框架9通過六條PVC膜帶6至下而 上連接而成，如圖2所示。模型箱外圍等距離設(shè)置六根H型鋼立柱4，如圖1所示，柱子頂 部焊接支撐鋼板8，相鄰各立柱之間設(shè)置H型鋼梁1作為梁架，H型鋼梁1端部通過連接鋼 板2焊接牢固。每個(gè)支撐鋼板8上面設(shè)置兩個(gè)高度可調(diào)節(jié)螺栓3，螺栓3頂設(shè)萬向節(jié)7，平 面布置如圖4所示。六根鋼梁1通過連接鋼板2連接而成的六邊形框架放置在由12個(gè)萬 向節(jié)7組成的水平面上，使六邊形框架能夠向水平面的各個(gè)方向滑動(dòng)。19層中空鋁合金封 閉框架9由六條PVC膜帶6提起，通過連接螺栓懸掛在H型鋼梁1上。制作模型箱時(shí)，應(yīng)使各層鋁合金封閉框架9水平，并通過調(diào)節(jié)螺栓3確保12個(gè)萬 向節(jié)7處在同一水平面上。裝配時(shí)，萬向節(jié)7與連接鋼板2處涂適量潤滑油，以減小萬向節(jié)7與連接鋼板2之 間的摩擦。在進(jìn)行振動(dòng)臺試驗(yàn)時(shí)，底板5固定在振動(dòng)臺上，地震動(dòng)可以沿模型箱的任意方向 輸入。
權(quán)利要求
用于地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺試驗(yàn)的懸掛式層狀多向剪切模型箱裝置，由懸掛支架和底部安裝于振動(dòng)臺、頂部懸掛于懸掛支架內(nèi)的模型箱體組成，其特征在于所述模型箱體由10層以上的層面結(jié)構(gòu)及梁架和底板組成，層面結(jié)構(gòu)為剛性且輕質(zhì)，其平面形狀為任意且相同，各層面結(jié)構(gòu)垂直等間距平行排列，由膜或者索串接，且膜或者索懸掛于剛性梁架上；梁架通過均勻布置的三組以上的萬向節(jié)架在懸掛支架上，每組萬向節(jié)包含1-2個(gè)萬向節(jié)；膜或者索的下部與剛性的底板連接，底板與振動(dòng)臺面連接在一起。
2.如權(quán)利要求1所述的用于地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺試驗(yàn)的懸掛式層狀多向剪切模型箱裝置， 其特征在于所述層面結(jié)構(gòu)為平面結(jié)構(gòu)的鋁合金框架或者薄壁型鋼框架。
3.如權(quán)利要求2所述的用于地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺試驗(yàn)的懸掛式層狀多向剪切模型箱裝置， 其特征在于所述鋁合金框架為中空鋁合金封閉圓環(huán)。
4.如權(quán)利要求3所述的用于地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺試驗(yàn)的懸掛式層狀多向剪切模型箱裝置， 其特征在于所述膜為沿中空鋁合金封閉圓環(huán)均勻布置的六條以上的PVC膜帶。
5.如權(quán)利要求3所述的用于地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺試驗(yàn)的懸掛式層狀多向剪切模型箱裝置， 其特征在于所述索為沿中空鋁合金封閉圓環(huán)均勻布置的六條以上的鋼索。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的用于地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺試驗(yàn)的懸掛式層狀多向剪切 模型箱裝置，其特征在于所述環(huán)形懸掛支架為圍繞模型箱體均勻布置的三個(gè)以上的立柱， 所述萬向節(jié)通過高度可調(diào)節(jié)螺栓置于立柱頂上。
全文摘要
用于地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺試驗(yàn)的懸掛式層狀多向剪切模型箱裝置屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明由懸掛支架和底部安裝于振動(dòng)臺、頂部懸掛于懸掛支架內(nèi)的模型箱體組成，其特征在于所述模型箱體為10層以上的剛性且輕質(zhì)、形狀任意且相同的層面結(jié)構(gòu)垂直等間距平行排列，各層面結(jié)構(gòu)由膜或者索串接，且膜或者索懸掛于環(huán)形剛性梁架上，梁架通過均勻布置的三組以上的萬向節(jié)(7)架在懸掛支架上，膜或者索下部與剛性的底板(5)連接，底板(5)與振動(dòng)臺面連接在一起。本裝置中的層面結(jié)構(gòu)可制作成任意平面形狀，適應(yīng)于單向和多向地震動(dòng)輸入，而且可以滿足大型振動(dòng)臺陣復(fù)雜地震動(dòng)輸入的需要。
文檔編號E02D33/00GK101824829SQ20101012879
公開日2010年9月8日 申請日期2010年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日
發(fā)明者李立云, 李霞, 杜修力 申請人:北京工業(yè)大學(xué)