[實用新型]一種振動頻率分區可控的壩體抗震試驗模擬裝置

有效

• 申請號: 201921245314.2
• 申請日: 2019-08-02
• 公開（公告）號: CN210571263U
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 鐘登華;練繼建;燕翔;王孝群;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: 曹玉平

本實用新型屬于地震工程模擬研究技術領域，公開了一種振動頻率分區可控的壩體抗震試驗模擬裝置，主要包括數據采集系統、振動臺模塊、地基箱、地基、壩體；其中振動臺模塊包括高頻振動臺和低頻振動臺；壩體接受傳導來的低頻和高頻合成的振動；低頻振動臺上還固設有和地基箱柔性密封連通的水箱，壩體將連通后的區域分割成上、下游水體區域，在水箱一側為上游水體區域，其內的上游水接受低頻振動并作用于壩體；地基箱與地基之間設置有阻尼邊界體。本實用新型裝置通過高低頻振動分區模擬，使壩體抗震試驗模擬更加符合大比尺高壩的實際使用情況，得到的試驗數據趨于合理、準確，同時降低了試驗成本。

技術領域

本實用新型屬于地震工程模擬研究技術領域，涉及一種振動頻率分區可控的壩體抗震試驗模擬裝置。

背景技術

近年來，為適應我國水電事業的迅速發展，已經相繼建成或開始建設了一大批高壩水體區域。目前全球壩高排名前100名的大壩中，我國占20座，其中超過200m的有14座，壩高超過300m水利大壩在我國也不鮮見。由于我國地理結構上貫穿多條地震帶，大壩的抗震性能在設計和工程承建中是非常重要的考核指標，它關系著大壩的安全，以及下游城市和人口的生命和財產安全，尤其是高壩工程。因此，高壩壩體和地基的地震動動力響應研究對于高壩工程安全有重要意義。

抗震試驗模擬裝置是進行地震工程模擬研究的最有效設施，一般包括：擬靜力，擬動力，地震模擬振動臺，原位試驗等。針對高壩壩體設計尤其需要抗震試驗模擬裝置。將高壩壩體置于振動臺上進行動力響應模擬試驗，可通過采集到的試驗數據與理論數據的對比，驗證與校核大壩的抗震性能，為高壩工程設計和運行安全提供有利保障。

目前，抗震試驗模擬裝置應用于高壩模擬試驗時存在如下顯著問題：

1、動水壓力的模擬對高壩振動臺試驗至關重要，其影響程度可達10％以上。實際地震中，水體區域的水體會受到地震振動的影響，簡單的靜水環境不能完整反映地震過程中的動水壓力變化現象；然而，若把水體區域進行縮尺，建立縮尺模型，并建立在振動臺之上，就需要振動臺的尺寸更大，載重能力更強，振動頻率范圍更寬，這反過來又將制約模擬試驗的縮尺比例；

2、對于高壩而言，加載頻率與幾何尺寸及載重出現了較大矛盾。地震動可能影響到大壩的第十階自振動頻率，若采用大型振動臺模擬，則尺寸可放大，模擬精度提升，但高頻無法加載；若采用小型振動臺模擬，則可進行高頻加載，但幾何尺寸較小，模擬精度受限；

3、水體區域水體的頻率一般在1～2Hz，在壩體抗震試驗模擬裝置中，水體區域采用與壩體相同的高頻加載，無疑會大幅提高模擬費用，且模擬效果并無較大提高。

為了合理、高效、經濟地針對大比尺條件下大壩壩體設計進行抗震試驗模擬，急需研發出一種可對壩體加載高頻，同時在水體區域加載低頻，以盡可能精確模擬實際使用情況的抗震試驗模擬裝置，以期解決大比尺高壩試驗模型的抗震試驗模擬試驗存在的技術瓶頸。

發明內容

為了解決上述問題，本實用新型提供了一種振動頻率分區可控的壩體抗震試驗模擬裝置。其目的是實現大比尺高壩抗震模擬試驗的振動頻率分區可控模擬，提高抗震試驗模擬準確性、合理性、經濟性。

本實用新型采用技術方案如下：

一種振動頻率分區可控的壩體抗震試驗模擬裝置，包括數據采集系統、振動臺模塊、固設在振動臺模塊上的地基箱、固設于地基箱內的地基、固設于地基上的壩體；所述振動臺模塊包括低頻振動臺和剛性安裝在所述低頻振動臺上的高頻振動臺；所述地基箱固設在所述高頻振動臺上，所述壩體伸展至所述地基箱內地基的相對側壁，將所述地基內的空間分隔出上游水體區域和下游水體區域兩部分；所述低頻振動臺上還固設有水箱，所述水箱與所述地基箱相間隔且并列設置，在所述水箱和地基箱的相鄰的側面分別對應開槽口，并在所述槽口處通過密封連接裝置連接所述水箱和地基箱，將所述地基箱的上游水體區域與所述水箱連通成一體；所述上游水體區域內盛裝有上游水。