[實(shí)用新型]一種基于脈沖激勵(lì)差值響應(yīng)分析的地基指定深度水平向動(dòng)阻抗的測(cè)定裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820365151.0
• 申請(qǐng)日: 2018-03-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207881832U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建波;劉韋宏;李志遠(yuǎn);林皋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01H15/00
• 分類號(hào): G01H15/00;G01M7/02
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

本實(shí)用新型屬于土木工程的場(chǎng)地動(dòng)力特性檢測(cè)領(lǐng)域，提供一種基于脈沖激勵(lì)差值響應(yīng)分析的地基指定深度水平向動(dòng)阻抗的測(cè)定裝置。測(cè)定方法基于測(cè)定裝置實(shí)現(xiàn)，兩個(gè)長(zhǎng)度不同的剛性樁嵌入地基深度不同，在相同的脈沖激勵(lì)作用下，兩根剛性樁與外界碰撞沖擊過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)特性存在差異，根據(jù)該差值響應(yīng)由公式反推指定深度處地基的動(dòng)阻抗。兩個(gè)樁頭頂部設(shè)置單自由度振子，單自由度振子底部布置應(yīng)變片，得到其應(yīng)力狀態(tài)，從而推得單自由度振子的相對(duì)位移。分別在每個(gè)單自由度振子上布置一個(gè)激光源，通過(guò)與兩個(gè)剛性樁軸線平行的一側(cè)布置的感光帶及與感光帶相連的信息采集器，測(cè)得單自由度振子的每一時(shí)刻的絕對(duì)位移。雙向電磁激振器位于兩個(gè)剛性樁中間。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量可靠，便于數(shù)據(jù)搜集和處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于土木工程的場(chǎng)地動(dòng)力特性檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種基于脈沖激勵(lì)差值響應(yīng)分析的地基指定深度水平向動(dòng)阻抗的測(cè)定裝置與方法。

背景技術(shù)

結(jié)構(gòu)與地基是一個(gè)完整體系，基于結(jié)構(gòu)與地基間的動(dòng)力相互作用分析是獲得結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)與安全性評(píng)價(jià)可靠數(shù)據(jù)的重要途徑，其中地基無(wú)限域的動(dòng)力特性發(fā)揮著關(guān)鍵作用。一方面地基對(duì)結(jié)構(gòu)提供必要的彈性支撐(靜動(dòng)承載力)，另一方面地基的無(wú)限域幾何特征對(duì)結(jié)構(gòu)震動(dòng)引起的散射波以輻射阻尼的形式發(fā)揮削弱作用。這兩方面往往以結(jié)構(gòu)-地基交界面處的地基變形與相互作用力間的動(dòng)力關(guān)系來(lái)表征，在頻域中稱為地基的動(dòng)力阻抗。

相比較豎向地震，結(jié)構(gòu)在水平向地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)在抗震設(shè)計(jì)中發(fā)揮相對(duì)更大的作用，因而水平向地基動(dòng)阻抗值被更為關(guān)注。目前，數(shù)值模擬是求解地基動(dòng)阻抗值的最重要手段，例如有限元法、邊界元、或無(wú)窮元等方法，而地基動(dòng)阻抗值的直接測(cè)定方面缺乏有效的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。

地基動(dòng)力特性是一個(gè)領(lǐng)域較廣的寬泛概念。相關(guān)的動(dòng)力試驗(yàn)技術(shù)主要有：諧波激振法、動(dòng)三軸及共振柱測(cè)試法等。諧波激振法分為強(qiáng)迫振動(dòng)與自由振動(dòng)法，其中強(qiáng)迫振動(dòng)測(cè)試是通過(guò)給基礎(chǔ)施加不同頻率的正弦波激勵(lì)來(lái)測(cè)定地表的綜合阻抗系數(shù)，包括地表抗剪剛度系數(shù)、阻尼比、參振質(zhì)量等；自由振動(dòng)是通過(guò)給基礎(chǔ)施加一個(gè)脈沖激勵(lì)，依據(jù)傅立葉數(shù)據(jù)分析，獲得基礎(chǔ)的固有頻率及基礎(chǔ)-地基系統(tǒng)的衰減特征。諧波激振法，主要用在小尺度的機(jī)械基礎(chǔ)的地基表面動(dòng)阻抗測(cè)定中，服務(wù)于機(jī)器基礎(chǔ)的振動(dòng)與隔震設(shè)計(jì)，相比較建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，除了在尺寸，質(zhì)量等方面有較大差異外，建筑基礎(chǔ)與地基的動(dòng)力作用關(guān)系，與設(shè)備基礎(chǔ)也有很大不同，較深層的地基動(dòng)力特性對(duì)建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的貢獻(xiàn)同樣很大。

此外，動(dòng)三軸與共振柱測(cè)試法主要是測(cè)試場(chǎng)地材料顆粒的基本力學(xué)參數(shù)，如阻尼比、動(dòng)彈性模量、動(dòng)強(qiáng)度等，并不是測(cè)定地基的動(dòng)阻抗值。從建筑結(jié)構(gòu)抗震分析的角度出發(fā)，目前缺乏考慮上部結(jié)構(gòu)自振特性，能夠直接測(cè)定地基中指定深度處水平向地基動(dòng)阻抗的方法與裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種基于脈沖激勵(lì)差值響應(yīng)分析的地基指定深度水平向動(dòng)阻抗的測(cè)定裝置與方法，該測(cè)定裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量可靠，便于數(shù)據(jù)搜集和處理。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：

一種基于脈沖激勵(lì)差值響應(yīng)分析的地基指定深度水平向動(dòng)阻抗的測(cè)定裝置，包括支架1、雙向電磁激振器2、單自由度振子3、應(yīng)變片4、筏板5、兩個(gè)剛性樁6、感光帶7、激光源8、信息采集器9。

所述的兩個(gè)長(zhǎng)度不同的剛性樁6嵌入地基深度不同，嵌入地基不同深度處的兩根剛性樁6所受的來(lái)自土層側(cè)向力不同，與外界碰撞沖擊過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)特性存在差異，根據(jù)該差值響應(yīng)由公式反推指定深度處地基的動(dòng)阻抗。根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)的頻率，在兩個(gè)剛性樁6的樁頭頂部設(shè)置不同頻率的單自由度振子3，通過(guò)調(diào)節(jié)單自由度振子3的高度和質(zhì)量調(diào)節(jié)其自振頻率。單自由度振子3底部豎向布置應(yīng)變片4，用于測(cè)得單自由度振子3底部應(yīng)變，得到其應(yīng)力狀態(tài)，從而推得單自由度振子3的相對(duì)位移。分別在每個(gè)單自由度振子上布置一個(gè)激光源8，感光帶7布置在筏板5上，與兩個(gè)剛性樁6軸線平行，感光帶7相連的信息采集器9，信息采集器9用于采集單自由度振子3的每一時(shí)刻的絕對(duì)位移。