一种可模拟粘弹性边界的叠层剪切模型箱.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107476359A(43)申请公布日2017.12.15(21)申请号201710813050.5(22)申请日2017.09.11(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人陶连金安军海边金陈向红高胜雷冯锦华(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人沈波(51)Int.Cl.E02D33/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图4页(54)发明名称一种可模拟粘弹性边界的叠层剪切模型箱(57)摘要本发明公开了一种可模拟粘弹性边界的叠层剪切模型箱，属于土木工程结构震动测试领域；该叠层剪切模型箱的箱体采用N层方形钢管框架等间距叠合而成，每层方形钢框架由四根方形钢管相互焊接而成；相邻两层方形钢框架中，上层方形钢框架的下表面与下层方形钢框架的上表面的之间等间距焊接有三片不锈钢垫板；不锈钢垫板上铣有三道独立且方向相互垂直的V型凹槽，槽底的V形角为90°，每个凹槽内放置若干钢滚珠，以形成自由滑动的支撑点；沿箱体纵向两侧分别安装两根圆形钢立柱和钢横梁。模型箱可根据不同土体的土性调节箱体的刚度和阻尼系数，可较好地模拟不同土层或分层土场地条件下的地震反应。CN107476359ACN107476359A权利要求书1/1页1.一种可模拟粘弹性边界的叠层剪切模型箱，其特征在于：该叠层剪切模型箱的箱体采用N层方形钢管框架等间距叠合而成，N为整数且大于等于1；每层方形钢框架由四根方形钢管(4)相互焊接而成，箱体底层的方形钢框架与底板(8)通过高强螺栓固定；相邻两层方形钢框架中，上层方形钢框架的下表面与下层方形钢框架的上表面的之间等间距焊接有三片不锈钢垫板(11)；不锈钢垫板(11)上铣有三道独立且方向相互垂直的V型凹槽(9)，槽底的V形角为90°，每个凹槽内放置若干钢滚珠(10)，以形成自由滑动的支撑点；沿箱体纵向两侧分别安装两根圆形钢立柱(2)和钢横梁(1)，两根圆形钢立柱(2)上每间隔一层方形钢框架安装一个轴承(3)，轴承(3)与方形钢管(4)的外表面相切，同时立柱(2)间通过加强肋(5)牢固的连在一起；在箱体内壁衬4mm厚的硅质橡胶膜，方形钢管框架的外表面布置有能自由拆卸的弹簧(6)和阻尼器(7)，参数可视试验所用的地基土能够任意选择。2.根据权利要求1所述的一种可模拟粘弹性边界的叠层剪切模型箱，其特征在于：钢梁(1)、钢立柱(2)及轴承(3)组成的体系保证模型箱体的稳定性，防止其震动时发生倾覆或扭转。3.根据权利要求1所述的一种可模拟粘弹性边界的叠层剪切模型箱，其特征在于：弹簧(6)和阻尼器(7)沿每层方形钢管框架间隔布置；。4.根据权利要求1所述的一种可模拟粘弹性边界的叠层剪切模型箱，其特征在于：上下方形钢管框架之间布置的弹簧(6)和阻尼器(7)，能够模拟粘弹性边界，也能够反映模型体系的速度和位移对土层地震反应的控制作用。5.根据权利要求1所述的一种可模拟粘弹性边界的叠层剪切模型箱，其特征在于：底板(8)的四周角部铣有吊装孔。6.根据权利要求1所述的一种可模拟粘弹性边界的叠层剪切模型箱，其特征在于：装配时，弹簧(6)和阻尼器(7)的自由变形量大于模型箱的最大剪切变形量。7.根据权利要求1所述的一种可模拟粘弹性边界的叠层剪切模型箱，其特征在于：V型凹槽(9)、钢珠(10)及不锈钢垫板(11)组成的自由滑动系统在激震作用下能够自由地在水平向滑动。2CN107476359A说明书1/3页一种可模拟粘弹性边界的叠层剪切模型箱技术领域[0001]本发明涉及一种振动台试验中可模拟粘弹性边界的叠层剪切模型箱，模型箱可根据不同土体的土性调节箱体的刚度和阻尼系数，以达到最大限度还原土体在地震作用下动力反应的目的，属于土木工程结构震动测试领域。背景技术[0002]地下结构振动台试验中，一般会将结构(如隧道和地铁车站等)和岩土体一同放置于模型箱内，以求达到模拟实际地层中地下结构地震反应的效果。然而，由于模型箱容积非常有限，使得当地震波传播至箱体内壁时，箱体自身将对地震波形成较强的反射波和散射波，这与地震波是向无限远处传播的实际情况不符，因而常规模型箱中的模型土在激震时不能很好的模拟原型场地的自由场条件，影响试验结果的可靠性。一个理想的模型箱应满足以下要求：[0003](1)合理的边界条件，力求箱体内的模型土能模拟原型场地土的地震响应性状；[0004](2)使模型箱的自振频率远离模型土的自振频率，避免二者发生共振而影响数据的准确性；[0005](3)满足振动台台面尺寸及承载力要求，且能进行自由吊装；[0006](4)模型箱结构牢固且连接可靠，避免箱体在激振过程中发生失稳破坏。[0007]目前，振动台试验中，常用的模