[發明專利]一種可調控側壁剛度的等效剪切梁模型箱系統

有效

• 申請號: 201910028874.0
• 申請日: 2019-01-12
• 公開（公告）號: CN109632228B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 韓慶華;鄭剛;杜一鳴;楊政龍;燕翔;劉銘劼
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

本發明公開了一種可調控側壁剛度的等效剪切梁模型箱系統，包括等效剪切梁模型箱、信號控制系統、承壓框架和實體鋼底板，等效剪切梁模型箱的內部用于填充土體；等效剪切梁模型箱側壁的內側設有鋁合金薄板；鋁合金薄板與土體接觸一側涂抹有膠水；等效剪切梁模型箱放置于實體剛底板的上表面，實體剛底板的底部固定于振動臺臺面；等效剪切梁模型箱的底部每側通過L型角鋼的短邊固定，L型角鋼的長邊與實體鋼底板固定，等效剪切梁模型箱頂部設置有承壓框架，承壓框架的每側下垂設置有傳力長桿，L型角鋼的長邊上與傳力長桿相對應的設有傳力短桿，傳力長桿和傳力短桿之間連接有電控拉力彈簧器；模型箱的內部土體中和側壁外部均設置有位移傳感器。

技術領域

本發明涉及可應用于土木、交通、水利及海洋工程結構與土體相互作用的振動臺試驗的模型箱，具體涉及一種可智能調控側壁剛度的等效剪切梁模型箱系統。

背景技術

用振動臺試驗模擬半無限場地中地震動作用下土—結構的耦合動力響應，用于盛土的模型箱是必不可少的裝置。實際地震作用下地層任意剖面的變形響應為剪應力豎向傳播作用下的剪切梁。但是，模型箱側壁使土體受到了邊界約束作用，產生模型箱邊界效應，導致此類試驗結果與實際土體受力變形情況存在較大差異，在試驗應用上具有一定局限性。

等效剪切梁模型箱是一種介于剛性和柔性箱之間的振動試驗箱體，較大程度地克服了上述試驗的問題，可模擬一定土質下地層剪切梁的變形響應特性，消除模型箱邊界效應。經過多年的應用發展，盡管等效剪切梁模型箱試驗性能得到了有效提升，但仍然存在一些缺陷。現國內外的等效剪切梁模型箱存在的不足之處主要有：

1.受限于振動試驗臺的尺寸及承重能力，模型箱尺寸太小，會對土中結構模型造成較大的邊界效應影響。

2.由于地震動造成的土中剪切變形是隨深度非線性變化的，常規等厚度橡膠層不能很好地模擬實際土中剪切應力的分布變化。

3.常規模型箱的側壁剛度固定不可變，只能模擬一定土壤性質下的土體受力變形，無法針對不同土質及剛度下的土體進行試驗模擬，以往需更換不同結構尺寸的模型箱，使用不方便且試驗費用昂貴。

4.對于大能量激勵的振動試驗，固定剛度的模型箱無法滿足土體的大范圍動剛度變化要求，試驗結果在一定時程內無法保證準確性。

基于上述現有等效剪切梁模型箱的缺陷，影響振動試驗中實際土體-結構相互作用效果，可模擬的土體類別有限，需要對其進行改進，實現更高的技術經濟效益。

發明內容

本發明的目的在于克服國內外現有等效剪切梁模型箱技術上的缺陷，提供一種適用于不同土質、大能量激勵下的可調控側壁剛度的等效剪切梁模型箱系統，本系統可以實現智能監測、反饋、調控模型箱側壁剛度，以達到模型箱側壁剛度與模型土體動態剛度一致性的試驗效果。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：