[實用新型]一種模擬地震發生及傳播土結相互作用的試驗裝置

無效

• 申請號: 201020502221.6
• 申請日: 2010-08-23
• 公開（公告）號: CN201904019U
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發明（設計）人: 杜修力;李立云;張盛夏;黃增斌
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G09B23/40
• 分類號: G09B23/40
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本實用新型涉及一種用于模擬地震發生及傳播土體-結構動力相互作用的試驗裝置，屬于地震工程研究領域。

背景技術

眾所周知，地震的發生多是由斷層錯動而起。振動臺模型試驗是研究土與結構動力相互作用的一個重要手段，在巖土地震工程界具有重要地位。利用模型試驗真實模擬地震發生及傳播中土與結構動力相互作用是地震工程界的一個研究方向。其中，如何模擬斷層錯動是研究問題的一個難點，設計相應的試驗模型箱裝置是利用多臺陣振動臺試驗系統對其實現的一個重要環節，目前相應的試驗模型箱裝置未見報道。

實用新型內容

為能試驗實現地震發生全過程，基于多臺陣振動臺系統，本實用新型設計了一種可用于多點激勵的分段柔性連接模型箱試驗裝置，并提出了相應的試驗方法。該試驗裝置與多臺陣振動臺系統相結合，可以實現對斷層(走滑斷層、正斷層、逆斷層)錯動的模擬，進而可開展地震發生全過程下土與結構動力相互作用的模型試驗研究。

為了實現上述目的，本實用新型采取了如下技術方案：該裝置為一分段柔性連接模型箱，由剛性部分和柔性部分相間組成；所述剛性部分為由剛性材料制成的箱體，相鄰剛性部分的相對面均敞口；所述柔性部分由萬向節對裝置、U型鋼骨架和橡膠膜構成；所述萬向節對裝置包括兩個可轉動萬向節和連接在兩個可轉動萬向節之間的帶滑道鋼連接桿，所述可轉動萬向節由固定的弧形底座和上部構件構成，弧形底座和上部構件之間通過上、下兩道軸承連為整體，以保證萬向節豎直并能水平轉動；所述兩個可轉動萬向節的弧形底座分別固定于模型箱的兩相鄰剛性部分上，帶滑道鋼連接桿一端與一萬向節上部構件上端固定連接，另一端通過滾軸與另一萬向節上部構件上端滑動連接，從而保證兩個萬向節可相對錯動。所述U型鋼骨架與帶滑道鋼連接桿構成滑動連接，二者之間能夠左右滑動。橡膠膜鋪設于由所述U型鋼骨架、萬向節對裝置組成的U型空間內，并與模型箱剛性部分相連接，并保證密封。U型鋼骨架尺寸與模型箱剛?性部分橫截面尺寸一致。所述模型箱剛性部分依據單個振動臺臺面尺寸及載重設計，要求相鄰剛性分段相對面敞口，以保證上覆土層的連續性。

所述可轉動萬向節的弧形底座與上部構件的接觸表面呈弧形，所述可轉動萬向節的上部構件的截面呈倒“凸”字型，且上部構件的底部也為弧形，所述弧形底座與上部構件的接觸表面的弧度比上部構件的底部弧度大。

所述帶滑道鋼連接桿中的滑道為通長滑道，其外表面設置有凹槽，U型鋼骨架的四個角端焊接有連接構件，該連接構件內表面設置有能夠與該凹槽相配合的滾軸，滾軸能夠沿著凹槽滾動，保證U型鋼骨架能夠沿帶滑道鋼連接桿滑動。

所述萬向節對裝置為四個，分別布置在模型箱剛性部分的四個角端的上下面。

采用本裝置進行試驗，其方法如下：

1)將試驗土層放置于剛性部分的箱體內；

2)將模型箱剛性分段放置于相應的振動臺臺面上；

3)試驗時將試驗土體放置于此試驗箱內，并將結構模型埋置其中，按需要布置相應的傳感器；

4)對模擬斷層錯動的兩相鄰振動臺施加不同的激勵，以模擬地震發生；

5)考慮地震動在介質中傳播的行波效應，按相似律對其他振動臺施加相應的不同速度激勵，從而考慮地震動的傳播；

6)通過傳感器記錄土體與結構的動力響應，完成試驗。

本實用新型的有益效果是，保證振動臺上模型箱的剛性分段的相對水平轉動和豎向運動，從而模擬斷層(走滑斷層、正斷層、逆斷層)錯動；同時，又能保證上覆土層的連續性。通過對其中兩臺面施加不同激勵模擬斷層錯動，然后考慮地震波傳播的行波效應，按相似律通過對其他臺面施加不同速度激勵模擬地震發生全過程，進而研究土與結構動力相互作用。

附圖說明

圖1是本實用新型模型箱試驗裝置整體構造示意圖；

圖2是局部連接部分剖面圖；

圖3是萬向節對裝置剖面圖；

圖4是圖3中左端萬向節剖面圖；

圖5是圖3中右端萬向節剖面圖；

圖6是滾軸示意圖；

圖7是軸承示意圖；

圖8是帶滑道連接鋼桿的橫截面示意圖；

圖9是連接U型鋼骨架與帶滑道鋼桿的連接構件剖面示意圖；

圖中：1-模型箱剛性段，2-模型箱柔性段，3-萬向節對裝置，4-萬向節，5-帶滑道鋼連接桿，6-弧形底座，7-上部構件，8-軸承，9-銷釘，10-滾軸。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明：