[發(fā)明專利]用于振動臺試驗(yàn)的模擬地基輻射阻尼效應(yīng)裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110053827.5
• 申請日: 2011-03-07
• 公開（公告）號: CN102146684A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜修力;李霞;趙密;李立云;路德春;王卉娜
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;E02B1/02
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 吳蔭芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種模擬地基輻射阻尼效應(yīng)的裝置，該裝置用于模擬大型地下結(jié)構(gòu)和水工結(jié)構(gòu)振動臺模型試驗(yàn)中的輻射阻尼效應(yīng)。

背景技術(shù)

在結(jié)構(gòu)與地基的動力相互作用中，地震波通過地基介質(zhì)將振動能量傳遞到結(jié)構(gòu)，同時結(jié)構(gòu)的振動能量也通過地基介質(zhì)向外傳遞，后一現(xiàn)象在動力分析中被稱為能量輻射。由于能量輻射使結(jié)構(gòu)的振動減小,?與結(jié)構(gòu)的阻尼效果相似,?因此該能量輻射也稱之為輻射阻尼效應(yīng)。在評價大型結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)時,?地基的輻射阻尼效應(yīng)必須以適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ?jì)入。數(shù)值分析中模擬能量輻射的近似方法有透射邊界,?阻尼邊界、粘彈性邊界、無限單元等。

在大型地下結(jié)構(gòu)和水工結(jié)構(gòu)振動臺模型試驗(yàn)中,往往用有限尺寸的模型箱內(nèi)裝模型土的辦法模擬無限地基。迄今，典型的模型箱有剛性箱、柔性箱、層狀剪切箱。然而這些模型箱都沒有考慮地基的輻射阻尼效應(yīng)。在地基—結(jié)構(gòu)系統(tǒng)振動臺試驗(yàn)過程中，振動臺輸入激勵模擬地震動，模型箱模擬無限地基，輸入激勵通過模型土將振動能量傳遞到結(jié)構(gòu)，同時，模型箱也在輸入激勵作用下振動，并通過模型土傳遞到結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的振動能量也會通過模型土向外傳遞，并在模型箱和模型土的接觸處被反射到模型土。在振動臺試驗(yàn)中，與實(shí)際相符的能量傳遞過程為：輸入波通過模型土將能量傳遞到結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的振動能量通過模型土向外傳遞，并在模型土邊界被完全吸收。而模型箱的振動能量在模型土邊界被完全吸收，而不是向模型土中傳遞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種模擬無限地基輻射阻尼的裝置，通過該裝置模擬地基輻射阻尼效應(yīng)，將此效應(yīng)計(jì)入地下結(jié)構(gòu)振動臺試驗(yàn)中，使試驗(yàn)數(shù)據(jù)更接近實(shí)際情況。

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)一種用于振動臺試驗(yàn)的模擬地基輻射阻尼效應(yīng)裝置，采用位于振動臺的模型箱內(nèi)部側(cè)壁與模型箱內(nèi)的模型土之間的片狀橡膠囊。其中，所述橡膠囊的個數(shù)為大于2的偶數(shù)，各橡膠囊均勻貼在模型箱內(nèi)部側(cè)壁上，且兩兩相對的橡膠囊分別由柔性導(dǎo)管連通；所述橡膠囊的厚度在40毫米~60毫米之間，且橡膠囊的厚度面為波紋狀；所述橡膠囊的內(nèi)部填充海綿和水，且所述海綿與接觸模型土的橡膠囊的一面的內(nèi)壁固接。

當(dāng)所述橡膠囊布滿模型箱內(nèi)部側(cè)壁時，各橡膠囊之間由波紋橡膠連接。

所述橡膠囊的厚度為兩毫米。

本發(fā)明的有益效果：在大型地下結(jié)構(gòu)和水工結(jié)構(gòu)振動臺模型試驗(yàn)中，本裝置貼于模型箱內(nèi)的側(cè)壁，在水平方向地震激勵作用下，模型土體做水平向往復(fù)運(yùn)動，模型土在運(yùn)動過程中使橡膠囊做壓縮和放松運(yùn)動，從而使相連的橡膠囊內(nèi)產(chǎn)生壓力差，使橡膠囊內(nèi)水在海綿和柔性導(dǎo)管內(nèi)流動，水流經(jīng)海綿時，海綿對水的運(yùn)動產(chǎn)生體積阻力，消耗能量。海綿不僅起到骨架作用，還起到提供阻尼的作用。同時，柔性導(dǎo)管的斷面比橡膠囊和模型土的接觸面小很多倍，柔性導(dǎo)管內(nèi)的水以數(shù)倍于模型土的速度做往復(fù)運(yùn)動，吸收和消耗輻射能量。本裝置很好地模擬了地基輻射阻尼效應(yīng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明模擬地基輻射阻尼效應(yīng)裝置的一個實(shí)施例的平面布置圖；

圖中：1、橡膠囊，2、柔性導(dǎo)管，3、波紋狀厚度面橡膠，4、模型箱，5、模型土，6、波紋狀連接橡膠。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明的一個實(shí)施例加以說明：

本實(shí)施例中模擬地基輻射阻尼效應(yīng)裝置由四塊2150mm×1800?mm×54?mm的橡膠囊1、兩根柔性導(dǎo)管2、填充海綿和水組成。四塊橡膠囊的布置如圖1所示，四塊橡膠囊沿模型箱內(nèi)壁依次排列，四塊橡膠囊之間用波紋狀連接橡膠6連接形成圓形的圍欄狀，貼在振動臺試驗(yàn)中圓形模型箱4內(nèi)的側(cè)壁上。橡膠囊1由兩毫米厚的橡膠膜加工而成，橡膠囊1的厚度面的橡膠膜加工成波紋狀厚度面橡膠3；橡膠囊內(nèi)填充海綿和水，且在與模型土5接觸的一側(cè)，海綿與橡膠膜內(nèi)壁固結(jié)。四塊橡膠囊1兩兩間隔由兩根柔性導(dǎo)管2連接，形成兩個封閉系統(tǒng)。

試驗(yàn)中，在水平方向地震激勵作用下，模型箱內(nèi)的土體做水平向往復(fù)運(yùn)動，模型箱在運(yùn)動過程中使橡膠囊做壓縮和放松運(yùn)動，從而使相連的橡膠囊內(nèi)產(chǎn)生壓力差，使橡膠囊內(nèi)水在海綿和柔性導(dǎo)管內(nèi)流動，水流經(jīng)海綿時，海綿對水的運(yùn)動產(chǎn)生體積阻力，消耗能量。海綿不僅起到骨架作用，還起到提供阻尼的作用。同時，柔性導(dǎo)管的斷面比橡膠囊和模型土的接觸面小很多倍，柔性導(dǎo)管內(nèi)的水以數(shù)倍于模型土的速度做往復(fù)運(yùn)動，吸收和消耗輻射能量。