[發明專利]一種用于大比例尺寸振動臺試驗的模型箱及其模型實驗裝置和使用方法

在審

• 申請號: 201711327285.X
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN107907285A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 王星華;周浩;任文峰;何昌迪;王振宇;程磊;李靖博;黃長溪;梁燕
• 申請（專利權）人: 中南大學;中國鐵路總公司
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01N33/24
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙)43213
• 代理人: 楊斌

1.一種用于大比例尺寸振動臺試驗的模型箱，包括箱體(1)，其特征在于，所述箱體(1)為頂面敞開的長方體結構，所述箱體(1)的底面(2)包括柔性鋼板(10)，側面(3)包括槽鋼框架(7)、剛性鋼板(8)和角鋼框架(9)，所述槽鋼框架(7)、剛性鋼板(8)和角鋼框架(9)由內至外依次焊接，所述柔性鋼板(10)焊接于剛性鋼板(8)的底部。

2.根據權利要求1所述的模型箱，其特征在于，所述柔性鋼板(10)為Q235A鋼板，所述剛性鋼板(8)為Q325鋼板，所述剛性鋼板(8)的厚度為4-6mm。

3.根據權利要求1所述的模型箱，其特征在于，所述槽鋼框架(7)由槽鋼交叉焊接而成，并通過所述槽鋼的鋼背面緊貼焊接于剛性鋼板(8)上；所述角鋼框架(9)由角鋼焊接而成，并通過所述角鋼的凹面緊貼焊接于剛性鋼板(8)上，所述角鋼框架的邊角通過角鋼進行包邊；所述剛性鋼板(8)的頂端焊接有吊耳(4)。

4.根據權利要求1所述的模型箱，其特征在于，所述箱體(1)的側面(3)頂端上較長的兩條橫邊之間通過橫撐(5)焊接加固，并在所述橫撐(5)上呈八字型焊接兩支斜撐(6)，所述斜撐(6)的一端焊接在橫撐(5)上，另一端焊接于側面(3)的內壁上距離模型箱底面(2)20cm～40cm處。

5.根據權利要求4所述的模型箱，其特征在于，所述斜撐(6)為工字鋼斜撐，所述橫撐(5)為空心桿橫撐。

6.根據權利要求1所述的模型箱，其特征在于，所述底面(2)的柔性鋼板(10)外表面焊接有方格角鋼框架(11)，所述方格角鋼框架(11)中一個方格的面積為1.2m²～1.5m²，所述底面(2)的柔性鋼板(10)上開設有螺栓孔(12)，并通過該螺栓孔(12)使用螺栓固定在振動臺上；所述螺栓為M12.9高強螺栓，所述螺栓孔(12)的數量為64～78個。

7.根據權利要求1-6中任一項所述的模型箱，其特征在于，所述箱體(1)裝設模型體(13)和砂土前的共振頻率大于30Hz，裝設模型體(13)和砂土后的共振頻率小于10Hz。

8.一種用于大比例尺寸振動臺試驗的模型試驗裝置，其特征在于，包括權利要求1-7中任一項所述的模型箱，以及設于模型箱內的模型體(13)、砂土和傳感器，所述傳感器通過采集儀與振動臺試驗控制終端連接。

9.根據權利要求8所述的模型試驗裝置，其特征在于，所述模型體(13)包括隧道工程模型、邊坡工程模型或基礎工程模型；所述砂土為河砂。

10.一種如權利要求8或9所述的模型試驗裝置的使用方法，包括如下步驟：

(1)根據試驗要求制作合適尺寸的模型箱和模型體，并準備砂土；

(2)將所述步驟(1)制作后得到的模型箱吊裝于振動試驗臺并采用螺栓固定，在所述模型箱箱體上布置傳感器，通過采集儀連接所述傳感器采集測試模型箱箱體的共振頻率，確保模型箱的共振頻率大于30Hz，然后將準備好的砂土分層填入所述模型箱，分層夯實砂土至模型體的標高處，再將所述步驟(1)制作后得到的模型體埋入砂土中的預定位置，整平夯實，繼續分層夯實砂土至模型箱設計高度，整平夯實砂土；

(3)在所述步驟(2)填埋完成后的模型箱和模型體周圍布置傳感器，并檢測連通線路，通過采集儀連接所述傳感器采集測試裝設模型體和砂土后所得到模型試驗裝置的共振頻率，確保模型試驗裝置的共振頻率小于10Hz；

(4)將所述步驟(3)中連通于傳感器的采集儀與振動臺試驗控制終端連接，通過振動臺試驗控制終端設置各參數并準備采集數據，然后輸入地震波指令，模擬地震作用下模型體動力破壞特征試驗。