一种能施加非一致激励荷载的节段式模型试验装置

技术领域

本发明属于地下工程模型振动试验设备领域，具体涉及一种能施加非一致激励荷载的节段式模型试验装置。

背景技术

随着我国地下结构的大规模开发建设，其抗震安全性已经成为地震工程领域的研究热点问题。物理模型试验是长大隧道结构地震灾变机理研究的重要途径。目前国内外学者对地下结构振动台模型试验研究主要集中于单台面一致激励模拟，然而，尚无可参照的隧道非一致地震作用试验方法和试验装置。构建用于可施加非一致荷载激励的模型试验装置，有助于长大隧道结构的设计和减震研究工作。

发明内容

为通过振动台对装置施加预定频率、振幅、时间的振动，实现非一致激励荷载的模拟，本发明提供一种能施加非一致激励荷载的节段式模型试验装置。

本发明的一种能施加非一致激励荷载的节段式模型试验装置，包括主动箱、随动箱、弹性支承托架、上连接板、底板和柔性连接模块。具体为：

底板通过螺栓固定在振动台面上，底板上设有凹槽来安装主动箱，随动箱放置于其下方的弹性支承托架上；主动箱和随动箱之间用柔性连接模块相连，随动箱能实现三向六自由度转动；主动箱和随动箱间隔布置共同构成盛放土样的整体容器；主动箱和随动箱顶部安装上连接板，上连接板预留多组螺栓孔，适用于不同宽度的箱体固定。

主动箱和随动箱均为节段式模型箱，由若干箱体模块拼接而成。

进一步的，弹性支承托架内部设置导向柱和重型弹簧，支承托架表面光滑。

进一步的，底板采用分块式，通过连接振动台面上不同位置的螺栓孔实现箱体宽度的调节。

进一步的，箱体模块为组成箱体箱壁的最小单元，由优质碳素结构钢焊接而成；箱体模块螺栓孔的间距相同，且可相邻连接；能根据需要自由调整箱体大小，并重复使用。

本发明的有益技术效果为：

1、随动箱可以实现三向六自由度运动，模拟土样受到地震荷载间接作用下的效果。

2、节段式模型箱(主/随动箱)支持拆装，可以根据需要灵活拼接成需要的尺寸。

3、箱体受到振动的时间不一致，可以模拟非一致激励荷载下的试验。

附图说明

图1为本发明试验装置组装后的立体图。

图2为节段式模型箱的立体图。

图3为节段式模型箱的两种箱体模块的立体图。

图中，1-主动箱，2-随动箱，3-上连接板，4-弹性支承托架，5-柔性连接模块，6-凹槽，7-底板，8-螺栓孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细说明。

本发明的一种能施加非一致激励荷载的节段式模型试验装置如图1、图2所示，包括主动箱1、随动箱2、弹性支承托架4、上连接板3、底板7和柔性连接模块5。具体为：

底板7通过螺栓固定在振动台面上，底板7上设有凹槽6来安装主动箱1，随动箱2放置于其下方的弹性支承托架4上；主动箱1和随动箱2之间用柔性连接模块5相连，随动箱2能实现三向六自由度转动。主动箱1和随动箱2间隔布置共同构成盛放土样的整体容器(可以自由组合主动箱与随动箱的数量，满足不同试验的需求，本发明实施例采用如图1所示的三主二随形式)。

主动箱1和随动箱2顶部安装上连接板3，上连接板3用于在顶部连接箱体的前后面，稳定箱体连接。上连接板3预留多组螺栓孔，适用于不同宽度的箱体固定，满足调节主、随动箱箱体宽度的需要。

主动箱1和随动箱2均为节段式模型箱，由若干箱体模块拼接而成。箱体模块如图3所示，为组成箱体箱壁的最小单元，由优质碳素结构钢焊接而成，焊接后对表面进行铣削加工，保证组成的模型箱内壁光滑平整。箱体模块螺栓孔8的间距相同，且可相邻连接；能根据需要自由调整箱体大小，试验完成可以直接拆除以便循环使用。

进一步的，弹性支承托架4内部设置导向柱和重型弹簧，使其满足竖直的运动，且支承托架4表面光滑，使随动箱2能以极小的摩擦系数在水平方向运动。随动箱2放置于弹性支承托架4上，不与弹性支承托架4硬性连接，保证随动箱2能进行三向六自由度运动。

进一步的，底板7采用分块式，通过连接振动台面上不同位置的螺栓孔实现箱体宽度的调节。

进一步的，箱体之间的柔性连接模块5，既可以传动力，又有一定的活动量，让随动箱2实现三向六自由度运动。柔性连接模块5有一定的活动伸缩量，也具有一定的刚性和弹性，具体的伸缩量、力值、刚性均根据试验系统专门设计。