[實用新型]一種用于土與結構相互作用振動臺試驗的柔性容器

有效

• 申請號: 201520056921.X
• 申請日: 2015-01-28
• 公開（公告）號: CN204507793U
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 李培振;呂西林;陳躍慶
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B65D88/16
• 分類號: B65D88/16;B65D90/20;B65D90/12
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本實用新型屬于土木工程技術領域，具體涉及一種用于土與結構相互作用振動臺試驗的柔性容器。

背景技術

在實際的結構－地基動力相互作用情況下，地基是沒有邊界的。但在振動臺試驗中，只能用有限尺寸的容器來裝模型土。這樣，由于其邊界上的波動反射以及體系振動形態的變化將會給試驗結果帶來一定的誤差，即所謂“模型箱效應”。如何合理模擬土體邊界條件，減少模型箱效應，是結構－地基動力相互作用振動臺試驗中的一個重要問題和研究難點。

人們在用振動臺或離心機進行土體振動試驗時，已經注意到了土體邊界模擬和模型箱效應這個問題，設計采用了一些試驗容器來進行邊界模擬，有層狀單剪型剪切盒、碟式容器、普通剛性土箱加內襯和柔性容器等，也常直接采用普通剛性土箱。層狀單剪型剪切盒采用H型鋼焊成框架水平層狀疊合而成，層與層間設置滾珠。層狀單剪型剪切盒只能進行單向的振動試驗，而且容器自重較大，占用了振動臺承載能力。碟式容器具有傾斜的剛性側壁，設計思想是通過錐形區來減少波動能量的反射。普通剛性土箱加內襯的方法，其效果易受內襯材料的選擇和設置方法的影響。柔性容器采用模量略高于土的軟材料作為容器的側壁。柔性容器比剛性容器、碟式容器能較好地再現原型的反應，柔性容器中的模型土在地震作用下以與原型自由場同樣的方式變形，減少了邊界條件的影響，是較好的邊界模擬方法，成功的模擬了土體邊界條件。而且柔性容器能較好適應多向振動試驗，柔具有自重輕、構造簡單、制作方便、經濟的特點。

發明內容

為了合理模擬土體邊界條件，減少模型箱效應，本實用新型的目的在于提供一種振動臺試驗柔性容器。該柔性容器結合適當的構造措施減少模型箱效應，在柔性容器的設計時遵循下列原則：（1）選取較大的直徑，使受邊界影響較小的中心土體的范圍較大；（2）采用能較好適應多向振動試驗的圓筒體；（3）側壁軟材料的模量與土的模量相當；（4）容器尺寸的確定應控制模型總重量在振動臺承載力范圍以內；（5）容器自重輕、構造簡單、制作方便、經濟。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下的技術方案。

本實用新型的一種振動臺試驗柔性容器，包括橡膠外壁1、鋼筋環2、環形板3、底板4、支撐柱5、高度調節螺桿6、萬向節7、鋼梁8和底板支座9，其中：所述柔性容器為圓筒形結構，圓筒形柔性容器的側壁采用橡膠膜，形成橡膠外壁1；圓筒形柔性容器的外側采用鋼筋作圓周式加固，形成鋼筋環2，每個鋼筋環2通過鋼筋焊接而成；圓筒形橡膠外壁1頂部通過螺栓與環形板3連接，底部通過螺栓與底板4連接；環形板3由均勻固定于底板4上的四根支撐柱5來支撐；支撐柱5內設置高度調節螺桿6，以調節環形板3水平和使圓筒形柔性容器處于適當的狀態；支撐柱5的柱頂設置萬向節7，使環形板3在振動時可側向位移；環形板3底部和萬向節7之間通過鋼梁8連接；底板4與支撐柱5通過底板支座9連接；橡膠外壁1的內側為粗糙表面，底板4上粘有碎石，使之成為粗糙表面，減少土與容器界面的相對滑移。

本實用新型中，橡膠外壁1選取較大的直徑，使受邊界影響較小的中心土體的范圍較大，但應控制容器的尺寸和總重量分別在振動臺尺寸和承載力范圍以內。選取直徑Φ3000mm的圓筒側壁。

本實用新型中，橡膠外壁1材料的模量與土的模量相當，采用厚5mm的橡膠膜。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果在于：

1）??本實用新型中采用圓筒體，能較好適應多向振動試驗。

2）??本實用新型的柔性容器自重輕、構造簡單、制作方便、經濟。

3）??本實用新型的柔性容器的直徑較大，使受邊界影響較小的中心土體的范圍較大，合理模擬了土體邊界條件。

4）??本實用新型的柔性容器中的模型土在地震作用下以與原型自由場同樣的方式變形，減少了邊界條件的影響，很好地模擬了土體自由場反應，較好地再現了原型反應。

附圖說明

圖1為本實用新型的振動臺試驗柔性容器示意圖；

圖2為本實用新型的振動臺試驗柔性容器俯視圖及底板板面粗糙化；

圖中標號：1為橡膠外壁，2為鋼筋環，3為環形板，4為底板，5為支撐柱，6為高度調節螺桿，7為萬向節，8為鋼梁，9為底板支座。

具體實施方式

下面結合附圖，進一步闡明本實用新型，在閱讀了本實用新型之后，本領域的技術人員對本實用新型的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。