本發(fā)明涉及土木工程技術領域，具體而言，涉及一種隔振墊性能實驗裝置及方法。

背景技術：

彈性波在樁和土體中傳播產生的振動會對周邊建筑、場地、生產和生活等產生一定的影響，特別是對精密儀器的生產和運營有較大的影響。隔振墊可以對彈性波的振動起到很好的隔振效果，隔振墊是具有一定彈性的軟材料，如橡膠、軟木、海綿橡膠、毛氈、玻璃纖維、礦渣棉及泡沫板等。測定隔振墊與土體厚度之間的關系對寸土寸金的城市、企業(yè)、高校和科研院所的建設振動分析與減隔振具有重要意義。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種隔振墊性能實驗裝置及方法，用以改善上述問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例采用的技術方案如下：

本發(fā)明提供了一種隔振墊性能實驗裝置，用于測定隔振墊與土體橫向厚度的對應關系，所述隔振墊性能實驗裝置包括隔振墊、混凝土樁、模型槽及測量模塊；模型槽包括底板及側板，底板及側板圍成腔體，側板包括可移動擋板，隔振墊可改變層數(shù)地貼緊于可移動擋板的內側；腔體內裝有土體，且混凝土樁的一端設置于土體內，測量模塊與混凝土樁及隔振墊均連接；混凝土樁用于在沖擊力錘的水平擊振下產生彈性橫波；隔振墊用于對彈性橫波進行衰減；測量模塊用于在可移動擋板的內側設置第一層數(shù)的隔振墊和第二層數(shù)的隔振墊時分別獲取彈性橫波的第一信號幅值和第二信號幅值；可移動擋板用于按照預設距離遠離混凝土樁進行移動以改變腔體的體積，使得腔體內的土體量增加時土體的高度不變而橫向厚度增加，以使第一信號幅值和第二信號幅值分別減小；測量模塊還用于在第一信號幅值和第二信號幅值分別減小至預設值時，對應獲取可移動擋板與混凝土樁之間的第一距離和第二距離，以確定隔振墊與土體橫向厚度的對應關系。

本發(fā)明還提供了一種隔振墊性能實驗方法，應用于上述的隔振墊性能實驗裝置，所述隔振墊性能實驗裝置包括隔振墊、混凝土樁、模型槽及測量模塊；模型槽包括底板及側板，底板及側板圍成腔體，側板包括可移動擋板，隔振墊可改變層數(shù)地貼緊于可移動擋板的內側；腔體內裝有土體，且混凝土樁的一端設置于土體內，測量模塊與混凝土樁及隔振墊均連接；混凝土樁用于在沖擊力錘的水平擊振下產生彈性橫波；隔振墊用于對彈性橫波進行衰減；測量模塊用于在可移動擋板的內側設置第一層數(shù)的隔振墊和第二層數(shù)的隔振墊時分別獲取彈性橫波的第一信號幅值和第二信號幅值；可移動擋板用于按照預設距離遠離混凝土樁進行移動以改變腔體的體積，使得腔體內的土體量增加時土體的高度不變而橫向厚度增加，以使第一信號幅值和第二信號幅值分別減??；測量模塊還用于在第一信號幅值和第二信號幅值分別減小至預設值時，對應獲取可移動擋板與混凝土樁之間的第一距離和第二距離，以確定隔振墊與土體橫向厚度的對應關系。所述方法包括：當可移動擋板的內側設置第一層數(shù)的隔振墊時，獲得彈性橫波的第一信號幅值；調整可移動擋板，使第一信號幅值減小至預設值時，獲取可移動擋板與所述混凝土樁之間的第一距離；當可移動擋板的內側設置第二層數(shù)的隔振墊時，獲得彈性橫波的第二信號幅值；調整可移動擋板，使第二信號幅值減小至預設值時，獲取可移動擋板與所述混凝土樁之間的第二距離；根據(jù)第一距離和第二距離，確定隔振墊與土體橫向厚度的對應關系。

相對現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明提供的一種隔振墊性能實驗裝置及方法，首先，利用沖擊力錘水平擊振混凝土樁產生彈性橫波；其次，通過在可移動擋板的內側設置第一層數(shù)和第二層數(shù)的隔振墊時分別獲取彈性橫波的第一信號幅值和第二信號幅值；再將可移動擋板按照預設距離遠離混凝土樁進行移動使得腔體內的土體量增加時土體的高度不變而橫向厚度增加，以使第一信號幅值和第二信號幅值分別減?。蛔詈?，當?shù)谝恍盘柗岛偷诙盘柗捣謩e減小至預設值時，對應獲取可移動擋板與混凝土樁之間的第一距離和第二距離，確定出隔振墊與土體橫向厚度的對應關系。本發(fā)明可以準確的測定隔振墊與土體橫向厚度之間的對應關系，操作簡單，具有良好的實用性。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1示出了本發(fā)明實施例所提供的隔振墊性能實驗裝置一視角的結構示意圖。

圖2示出了本發(fā)明實施例所提供的隔振墊性能實驗裝置另一視角的結構示意圖。

圖3示出了本發(fā)明實施例所提供的模型槽的結構示意圖。

圖4為圖2示出的隔振墊性能實驗裝置的aa1線截面剖視圖。

圖5示出了本發(fā)明實施例所提供的隔振墊性能實驗方法的流程圖。

圖標：100-隔振墊性能實驗裝置；110-模型槽；111-底板；112-第一側板；113-第二側板；114-第三側板；115-可移動擋板；1151-擋板本體；1152-第一通孔；1153-第二通孔；1154-第一蓋板；1155-第二蓋板；1156-合頁鉸鏈；1157-插銷；120-混凝土樁；130-隔振墊；140-測量模塊；141-傳感器單元；1411-第一傳感器；1412-第二傳感器；1413-第三傳感器；143-電荷放大器；145-示波器；160-土體。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領域技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。同時，在本發(fā)明的描述中，術語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

請結合參照圖1和圖2，隔振墊性能實驗裝置100包括模型槽110、混凝土樁120、隔振墊130、測量模塊140及土體160，模型槽110內裝有土體160，混凝土樁120的一端設置于土體160內，隔振墊130可改變層數(shù)的貼緊于模型槽110的內側，測量模塊140與混凝土樁120及隔振墊130均連接。

請參照圖3，模型槽110包括底板111及側板，側板包括第一側板112、第二側板113、第三側板114及可移動擋板115，底板111、第一側板112、第二側板113、第三側板114及可移動擋板115圍成腔體，腔體內裝有土體160。

在本實施例中，底板111可以是方形底板，底板111的尺寸可以為長×寬＝1.0m×1.0m，底板111可以是鋼板。

在本實施例中，第一側板112位于模型槽110的后側，第一側板112可以是有機玻璃，且第一側板112的外側設置有用于固定有機玻璃的固定板，第一側板112的尺寸可以是寬×高＝1.0m×0.8m，固定板可以是5#角鋼。

在本實施例中，第二側板113位于模型槽110的左側，第二側板113可以是有機玻璃，且第二側板113的外側設置有用于固定有機玻璃的固定板，第二側板113的尺寸可以是寬×高＝1.0m×0.8m，固定板可以是5#角鋼。

在本實施例中，第三側板114位于模型槽110的前側，第三側板114可以是有機玻璃，且第三側板114的外側設置有用于固定有機玻璃的固定板，第三側板114的尺寸可以是寬×高＝1.0m×0.8m，固定板可以是5#角鋼。

在本實施例中，第一側板112與第二側板113之間、以及第二側板113與第三側板114之間均通過10#角鋼固定連接，第一側板112、第二側板113、第三側板114與底板111之間均通過5#角鋼固定連接。

在本實施例中，可移動擋板115位于模型槽110的右側，可移動擋板115用于按照預設距離在底板111上進行移動以改變腔體的體積，使得腔體內的土體量增加時土體160的高度不變而橫向厚度改變?？梢苿訐醢?15包括擋板本體1151、第一通孔1152、第二通孔1153、第一蓋板1154及第二蓋板1155，第一通孔1152及第二通孔1153均開設于擋板本體1151上，第一蓋板1154及第二蓋板1155均與擋板本體1151鉸接。

在本實施例中，擋板本體1151的尺寸可以是寬×高＝1.0m×0.8m。擋板本體1151的上設置有三塊固定板，三塊固定板將擋板本體1151分為尺寸相等的第一部分和第二部分，第一通孔1152開設于第一部分的中心處，第二通孔1153開設于第二部分的中心處，且第二通孔1153靠近底板111。第一通孔1152和第二通孔1153的尺寸均可以是長×寬＝0.15m×0.15m。

在本實施例中，第一蓋板1154與擋板本體1151鉸接以蓋合第一通孔1152，第二蓋板1155與擋板本體1151鉸接以蓋合第二通孔1153。第一蓋板1154和第二蓋板1155的尺寸均可以是長×寬＝0.15m×0.15m。

在本實施例中，第一蓋板1154和第二蓋板1155上均設置有合頁鉸鏈1156和插銷1157，第一蓋板1154和第二蓋板1155的左側均通過合頁鉸鏈1156與擋板本體1151鉸接。第一蓋板1154和第二蓋板1155的右側均安裝于插銷1157以使第一蓋板1154和第二蓋板1155分別蓋合第一通孔1152和第二通孔1153。作為一種實施方式，合頁鉸鏈1156可以是3寸合頁鉸鏈，插銷1157可以是3寸不銹鋼插銷門栓。

請參照圖4，混凝土樁120的豎直插入模型槽110，使得混凝土樁120的一端設置于土體160內且混凝土樁120的側面與第一通孔1152和第二通孔1153均對齊?；炷翗?20用于在在沖擊力錘的水平擊振下產生彈性橫波，混凝土樁120的橫截面為方形，其尺寸為長×寬×高＝0.15m×0.15m×1.5m。

在本實施例中，隔振墊130可改變層數(shù)地貼緊于可移動擋板115的內側，隔振墊130用于對彈性橫波進行衰減，其尺寸可以是長×寬＝1.0m×0.8m。作為一種實施方式，隔振墊130可以是橡膠、軟木、海綿橡膠、毛氈、玻璃纖維、礦渣棉及泡沫板等，在本實施例中，隔振墊130選擇泡沫板。

在本實施例中，測量模塊140包括傳感器單元141、電荷放大器143及示波器145，傳感器單元141可拆卸地安裝于混凝土樁120遠離模型槽110的一端、以及隔振墊130上，電荷放大器143電性連接于傳感器單元141及示波器145之間。

在本實施例中，傳感器單元141用于獲得衰減后的彈性橫波，并將彈性橫波轉換為電信號。傳感器單元141包括第一傳感器1411、第二傳感器1412及第三傳感器1413，第一傳感器1411可拆卸地安裝于混凝土樁120遠離模型槽110的一端，第二傳感器1412及第三傳感器1413可拆卸地安裝于隔振墊130上，且第一傳感器1411、第二傳感器1412及第三傳感器1413均與電荷放大器143電性連接。也就是說，第一傳感器1411、第二傳感器1412及第三傳感器1413均用于獲得衰減后的彈性橫波，并分別將彈性橫波轉換為電信號。

在本實施例中，第一傳感器1411可以用膠粘在混凝土樁120距離樁頂10cm且靠近可移動擋板115的側面中間位置。第二傳感器1412可以用膠粘在隔振墊130上且與第一通孔1152的中心對應，第三傳感器1413可以用膠粘在隔振墊130上且與第二通孔1153的中心對應。作為一種實施方式，第一傳感器1411、第二傳感器1412及第三傳感器1413均可以是加速度傳感器、速度傳感器等。

在本實施例中，第一傳感器1411、第二傳感器1412及第三傳感器1413均選擇壓電式加速度傳感器，該壓電式加速度傳感器的頻率范圍為0.5～10khz，參考靈敏度1.88pc/m.s^-2。

在本實施例中，電荷放大器143用于將第一傳感器1411、第二傳感器1412及第三傳感器1413發(fā)送的電信號進行放大，并發(fā)送至示波器145，該電荷放大器143的頻率范圍0.3hz～500hz，低噪聲小于5μv。

在本實施例中，示波器145用于對放大后的電信號進行顯示，以得到第一傳感器1411、第二傳感器1412及第三傳感器1413獲得的彈性橫波的信號幅值，該示波器145的帶寬≥440mhz，采樣速度為5gs/s。

在本實施例中，土體160為重塑土，體積約1.5m³。

請參照圖5，圖5示出了本發(fā)明實施例所提供的隔振墊性能實驗方法的流程圖。隔振墊性能實驗方法應用于隔振墊性能實驗裝置100，其包括以下步驟：

步驟s101，當可移動擋板115的內側設置第一層數(shù)的隔振墊130時，獲得彈性橫波的第一信號幅值。

在本實施例中，獲得彈性橫波的第一信號幅值之前，需要設置隔振墊性能實驗裝置100。首先，隔振墊性能實驗裝置100的設置過程如下：確定土體160的壓實度和含水率；其次，設置混凝土樁120與第二側板113的距離為第一預設距離(例如，15cm)；第三，在模型槽110的底板111上鋪設預設厚度(例如，10cm)的土層并壓實；第四，將混凝土樁120放入模型槽110，使得混凝土樁120與第二側板113的距離為第一預設距離(例如，15cm)且居中放置；第四，將第一層數(shù)(例如，1層)隔振墊130貼緊于可移動擋板115的內側，使可移動擋板115與底板111、第一側板112、第二側板113及第四側板115形成腔體并固定在初始位置(例如，可移動擋板115與混凝土樁120之間的距離為10cm)；第五，將土體160分層壓實到預設高度(例如，0.8m)；第六，將第一傳感器1411用膠粘在混凝土樁120距離樁頂10cm且靠近可移動擋板115的側面中間位置；第七，打開第一蓋板1154的插銷1157，拉開第一蓋板1154，將第二傳感器1412用膠粘在隔振墊130上且與第二通孔1153的中心對應；并打開第二蓋板1155的插銷1157，拉開第二蓋板1155，將第三傳感器1413用膠粘在隔振墊130上且與第二通孔1153的中心對應；第八，將第一傳感器1411、第二傳感器1412及第三傳感器1413均與電荷放大器143電性連接，且將電荷放大器143與示波器145電性連接；第九，在混凝土樁120靠近第二側板113的側面距離樁頂40cm處，用沖擊力錘水平擊振混凝土樁120，示波器145顯示彈性橫波的第一信號幅值。

步驟s102，調整可移動擋板115，使第一信號幅值減小至預設值時，獲取可移動擋板115與混凝土樁120之間的第一距離。

在本實施例中，獲取第一距離的方法可以包括：首先，卸下第二傳感器1412及第三傳感器1413，合上第一蓋板1154和第二蓋板1155，插上插銷1157；其次，將可移動擋板115按照第二預設距離(例如，10cm)遠離混凝土樁120進行移動以改變腔體的體積，使得腔體內土體160的高度不變而橫向厚度增加，并將與可移動擋板115接觸的土體160的側面刮毛；第三，重復步驟s101中的第七～第九中介紹的方法，使得可移動擋板115持續(xù)按照第二預設距離(例如，10cm)遠離混凝土樁120進行遞增移動，以使示波器145中顯示的彈性橫波的第一信號幅值逐漸減?。坏谒?，當?shù)诙鞲衅?412和第三傳感器1413在示波器145中顯示的彈性橫波的第一信號幅值減小至預設值(例如，0)時，表明可移動擋板115與混凝土樁120之間的土體160和第一層數(shù)的隔振墊130完全吸收了土體160中的彈性橫波，獲取可移動擋板115與混凝土樁120之間的第一距離d1，此時，第一距離d1就是第一層數(shù)的隔振墊130情況下土體160中彈性橫波的衰減范圍。

步驟s103，當可移動擋板115的內側設置第二層數(shù)的隔振墊130時，獲得彈性橫波的第二信號幅值。

在本實施例中，首先，將第一層數(shù)(例如，2層)隔振墊130貼緊于可移動擋板115的內側，使可移動擋板115與底板111、第一側板112、第二側板113及第四側板115形成腔體并固定在初始位置(例如，可移動擋板115與混凝土樁120之間的距離為10cm)；然后，重復步驟s101中的方法，示波器145顯示彈性橫波的第二信號幅值。

步驟s104，調整可移動擋板115，使第二信號幅值減小至預設值時，獲取可移動擋板115與混凝土樁120之間的第二距離。

在本實施例中，當?shù)诙鞲衅?412和第三傳感器1413在示波器145中顯示的彈性橫波的第二信號幅值減小至預設值(例如，0)時，表明可移動擋板115與混凝土樁120之間的土體160和第二層數(shù)的隔振墊130完全吸收了土體160中的彈性橫波，獲取可移動擋板115與混凝土樁120之間的第二距離d2，此時，第二距離d1就是第二層數(shù)的隔振墊130情況下土體160中彈性橫波的衰減范圍。

步驟s105，根據(jù)第一距離和第二距離，確定隔振墊130與土體160橫向厚度的對應關系。

在本實施例中，根據(jù)上述步驟，可以確定第二層數(shù)-第一層數(shù)(例如，1層)的隔振墊130與土體160橫向厚度的對應關系為δd＝d1-d2，也就是說，第二層數(shù)-第一層數(shù)(例如，1層)的隔振墊130的隔振性能相當于δd＝d1-d2橫向厚度的的土體160，因此，土體160的彈性橫波衰減范圍為d＝d1+δd或d＝d2+2δd。

本發(fā)明實施例所提供的隔振墊性能實驗裝置100的工作原理是：首先，混凝土樁120在沖擊力錘的水平擊振下產生彈性橫波；其次，隔振墊130和土體160對彈性橫波進行衰減；第三，測量模塊140在可移動擋板115的內側設置第一層數(shù)的隔振墊130和第二層數(shù)的隔振墊130時分別獲取彈性橫波的第一信號幅值和第二信號幅值；第四，可移動擋板115按照預設距離遠離混凝土樁120進行移動以改變腔體的體積，使得腔體內土體160的高度不變而橫向厚度增加，以使第一信號幅值和第二信號幅值分別減小；第五，測量模塊140在第一信號幅值和第二信號幅值分別減小至預設值時，對應獲取可移動擋板115與混凝土樁120之間的第一距離d1和第二距離d2，確定出第二層數(shù)-第一層數(shù)(例如，1層)的隔振墊130與土體160橫向厚度的對應關系為δd＝d1-d2，土體160的彈性橫波衰減范圍為d＝d1+δd或d＝d2+2δd。

綜上所述，本發(fā)明提供的一種隔振墊性能實驗裝置及方法，所述隔振墊性能實驗裝置用于測定隔振墊與土體橫向厚度的對應關系，其包括隔振墊、混凝土樁、模型槽及測量模塊，模型槽包括底板及側板，底板及側板圍成腔體，側板包括可移動擋板，隔振墊可改變層數(shù)地貼緊于可移動擋板的內側，腔體內裝有土體，且混凝土樁的一端設置于土體內，測量模塊與混凝土樁及隔振墊均連接，混凝土樁用于在沖擊力錘的水平擊振下產生彈性橫波；隔振墊用于對彈性橫波進行衰減；測量模塊用于在可移動擋板的內側設置第一層數(shù)的隔振墊和第二層數(shù)的隔振墊時分別獲取彈性橫波的第一信號幅值和第二信號幅值；可移動擋板用于按照預設距離遠離混凝土樁進行移動以改變腔體的體積，使得腔體內的土體量增加時土體的高度不變而橫向厚度增加，以使第一信號幅值和第二信號幅值分別減??；測量模塊還用于在第一信號幅值和第二信號幅值分別減小至預設值時，對應獲取可移動擋板與混凝土樁之間的第一距離和第二距離，以確定隔振墊與土體橫向厚度的對應關系。本發(fā)明可以準確的測定隔振墊與土體橫向厚度之間的對應關系，操作簡單，具有良好的實用性。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。