[發明專利]多點振動臺模擬地下結構非一致激勵用模型箱支撐系統

有效

• 申請號: 201210422002.0
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN103790187A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 袁勇;徐國平;劉洪洲;李貞新;柴瑞;蘇宗賢;吳澤生;劉立宇
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

技術領域

本發明涉及一種模型箱支撐系統，特別涉及一種多點振動臺模擬地下結構非一致激勵用模型箱支撐系統。

背景技術

隨著地下結構震害的發生，地下結構抗震的相關研究受到了廣泛的重視。振動臺模型試驗是進行地下結構抗震分析的重要方法，得到了廣泛的使用和認可。地下結構和地上結構地震響應的一個重要的區別在于，地下結構位于巖土介質之中，在地震作用下，結構和巖土介質相互作用，表現出不同的振動特性。通過在土箱中放置模型巖土材料和地下結構模型，可以模擬地下結構和巖土介質的相互作用，對于研究地下結構地震響應和震害機理，具有重要的意義。因此試驗用土箱是進行地下結構振動臺試驗的必要裝備。由于地質條件的非均勻性和地震波傳播的波動特性，地震作用下，隧道除了在斷面方向受到巖土介質變形的影響，在沿隧道縱向，也將受到巖土介質剪切變形和蠕動效應的影響。過去隧道結構的振動臺實驗由于條件的限制，主要局限在模擬一致激勵以或者垂直方向剪切變形對隧道斷面的影響。隨著多點振動臺的投入使用，對于隧道結構整體進行縱向非一致激勵的振動臺模型試驗已經成為可能，這對于模型實驗用土箱的性能提出了新的要求。

一種廣泛使用的實驗土箱為剛性土箱，國內楊林德教授等人曾使用剛性土箱對地下盾構隧道管段進行振動臺試驗。剛性土箱可以使用單個振動臺模擬地下結構在一致激勵作用下的地震響應。剛性土箱不足在于不具備變形能力，不能模擬場地在地震作用下非一致變形對隧道結構的影響。

另一種廣泛使用的實驗土箱為剪切式土箱。剪切式土箱通過使用單個振動臺，可以模擬巖土介質在垂直于地面方向的變形，從而對隧道結構斷面形成剪切作用。剪切土箱的不足在于不能模擬沿隧道縱向的非一致激勵效應，不能考慮土層縱向的蠕動變形，也不能用于多點振動臺實驗。

用于多點振動臺實驗的分段式土箱具有沿隧道縱向的彎曲變形和蠕動能力，可以用于地下結構多點振動臺實驗。通過在不同的振動臺上輸入不同的地震波，該種土箱可以對隧道結構沿軸向的非一致作用。

該種分段式土箱要求一種高性能的土箱支撐結構。過去的土箱，尺度較小，主要用角鋼和鋼板，木材等制作土箱的支撐體系。這樣的支撐結構剛度小，可以用于幾米尺度的土箱結構。但是多點振動臺試驗要求的土箱長度約幾十米至上百米，傳統的支撐體系無法滿足試驗對于土箱剛度的要求。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可滿足試驗對于支撐強度的要求，保證試驗安全順利進行的測量準確的多點振動臺模擬地下結構非一致激勵用模型箱支撐系統。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種多點振動臺模擬地下結構非一致激勵用模型箱支撐系統，該支撐系統設置在模型箱周邊，其特征在于，所述的支撐系統包括鋼板維護結構、型鋼結構和加強肋條，所述的鋼板維護結構由鋼板加工成與模型箱外形相匹配的維護框，所述的型鋼結構與加強肋條焊接在鋼板圍護結構外表面。

所述的鋼板維護結構選用的鋼板的為厚鋼板，其厚度為10～20mm，鋼板維護結構的作用是支撐模型土材料，防止土體在實驗中外漏。采用厚鋼板，以滿足剛度要求。

所述的型鋼結構為丁字鋼，多個丁字鋼縱向平行焊接在鋼板維護結構上，相鄰丁字鋼間的間距為250～500mm，作用是加強維護結構，提高支撐結構的自震頻率。

所述的加強肋條為厚鋼板，其厚度為6～12mm。

所述的加強肋條設有兩條，水平設置在鋼板維護結構頂部和一半高度處，防止型鋼加強結構在荷載作用下失穩屈曲。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1.滿足試驗對于支撐強度的要求，保證試驗安全順利進行。

2.支撐體系剛度大，在振動中，支撐系統的振動不對模型土的振動產生影響。

3.支撐體系的重量不易過大，以免超過振動臺的能力。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例1

如圖1所示，一種多點振動臺模擬地下結構非一致激勵用模型箱支撐系統，該支撐系統設置在模型箱周邊，其特征在于，所述的支撐系統包括鋼板維護結構1、型鋼結構2和加強肋條3，所述的鋼板維護結構1由鋼板加工成與模型箱外形相匹配的維護框，所述的型鋼結構2與加強肋條3焊接在鋼板圍護結構1外表面。