一种土木工程框架结构的试验装置

技术领域

本发明属于建筑实验装置技术领域，特别涉及一种土木工程框架结构的试验装置。

背景技术

通常的，在土木建筑物例如桥梁、房屋等这些框架结构设计完成后需要制作模型并进行模拟实验，往往模拟实验是用来评估该结构设计的抗震效果。抗震模实验装置便应运而生，在现有的抗震模拟实验中，对于地震的模拟，一般是模拟地震产生的纵波与横波，其纵波主要是使建筑物上下震动，横波主要是使建筑物水平横向震动，并检测建筑物在纵波与横波的作用下，抗震的效果。

现有建筑物抗震实验模拟装置，其一般是通过纵向和横向上设置多个弹簧的形式来模拟纵向以及横向震动，但是由于弹簧在水平以及竖直方向震动时，往往会产生回复力，其回复力与横向震动力、纵向震动力是反作用力，因此，回复力会削弱震动力，使得震动效果减弱，无法模拟真实地震的纵向和横向震动，此时，采集到的数据也与实际不符，最终会影响到工程建设质量。

发明内容

本发明提供一种土木工程框架结构的试验装置，目的在于解决上述现有技术中建筑物抗震实验模拟装置使用弹簧来产生横向震动和纵向震动，无法模拟真实地震的纵向和横向震动，采集到的数据也与实际不符，最终会影响到工程建设质量的技术问题。

本发明的技术方案是：一种土木工程框架结构的试验装置，包括：

第一支撑板，其上表面设置有建筑物安装座，用于固定被测试建筑物，第一支撑板下表面固接有曲柄滑块装置，曲柄滑块装置连接有第一电机，第一电机驱动曲柄滑块装置中的滑块横向往复运动，至使产生横向震动；

第二支撑板，与第一支撑板相对设置，第二支撑板固接曲柄滑块装置，第一支撑板与第二支撑板之间固接有橡胶堆；

第三支撑板，与第二支撑板相对设置，第三支撑板贯通有四个沿水平方向顺次排列的矩形槽，矩形槽内转动连接有纵向震动装置，纵向震动装置连接有第二电机，第二电机用于驱动纵向震动装置产生纵向震动，第二支撑板与第三支撑板之间固接有弹簧，第三支撑板下表面固接有支架。

可选的，曲柄滑块装置包括：

第一固定件，其两端均设置有安装座，安装座安装于第一支撑板和第二支撑板之间；

横向滑槽，其槽体内部滑动连接有滑块，滑块铰接有驱动杆，驱动杆延伸出横向滑槽外端且延伸端铰接有转动杆，转动杆末端固接有转动齿轮，转动齿轮与第一电机驱动连接，第一电机固接于第二支撑板上表面；

第二固定件，其两端均设置有安装座，安装座安装于第一支撑板和第二支撑板之间，转动齿轮挂接于第二固定件上，与第二固定件转动连接；

第一固定件、横向滑槽、第二固定件沿水平方向顺次固接形成一体。

可选的，纵向震动装置包括：

转轴，其一端插接于矩形槽一端的内壁上，转轴另外一端延伸出矩形槽内壁的相对端，转轴延伸端上设置有连接件，第三支撑板上相邻设置的转轴通过连接件驱动连接，第三支撑板上任意一个连接件与第二电机驱动连接；

若干凸块，位于矩形槽内，若干凸块沿转轴轴线方向顺次偏心固接于转轴上，若干凸块呈波浪线分布。

可选的，连接件包括：分别与转轴同轴设置的主动轮、从动轮，与第二电机连接的连接件为主动轮，主动轮与第二电机皮带驱动连接，第三支撑板上相邻转轴用以驱动连接的连接件为从动轮，相邻从动轮皮带驱动连接。

可选的，橡胶堆为三级硅胶橡胶堆。

可选的，第一固定件上与横向滑槽的固接处设置有加强筋，用以均衡横向震动力。

可选的，第一电机、第二电机均连接有外接电源。

本发明的有益效果：本发明提供了一种土木工程框架结构的试验装置，通过三个支撑板将横向震动装置、纵向震动装置与建筑物震动连接，实现对建筑物的抗震震源的模拟。其中，横向震动装置采用曲柄滑块装置，其替代现有横向震动装置的横向弹簧，曲柄滑块装置的滑块与第一电机驱动连接，第一电机在驱动力的作用下带动滑块沿曲柄滑块装置横向往复运动，其滑块每次撞击曲柄滑块装置两端内壁则会产生横向作用力作用于第一支撑板，第一支撑板随之产生左右晃动力，其晃动力传递给在第一支撑板上的建筑物，用来模拟横向震动力。该曲柄滑块装置替代横向弹簧，其不会产生想弹簧一样的回复力，来削弱横向震动，尽可能模拟现实震源产生的横向震动，其中，橡胶堆为软体橡胶，只是起到支撑第一支撑板的作用，不阻碍横向震动。本发明涉及的纵向震动装置，通过波浪形排列的若干凸块来实现上下往复的震动力，其也是替代现有技术中纵向弹簧，使得不会产生回复力，不会影响纵向震动力的作用与效果。

附图说明

图1为本发明一种土木工程框架结构的试验装置的整体结构示意图；

图2为图1中曲柄滑块装置的结构示意图；

图3为图1中第三支撑板的俯视图；

图4为图1中纵向震动装置的结构示意图；

图5为图1中第一、第四个转轴上的连接件的结构示意图；

图6为图1中第二个转轴上的连接件的结构示意图；

图7为图1中第三个转轴上的连接件的结构示意图。

其中，1.第一支撑板，2.第二支撑板，3.第三支撑板，3-1.矩形槽，4.建筑物安装座，5.曲柄滑块装置，5-1.第一固定件，5-2.横向滑槽，5-3.第二固定件，5-4.安装座，5-5.滑块，5-6.驱动杆，5-7.转动杆，5-8.转动齿轮，6.第一电机，7.橡胶堆，8.纵向震动装置，8-1.转轴，8-2.凸块，9.第二电机，10.弹簧，11.支架，12.连接件，12-1.主动轮，12-2.从动轮。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“横向”、“纵向”、“垂向”、“边缘”、“侧端”、“上”、“下”、“表面”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1、图3所示，一种土木工程框架结构的试验装置，包括：第一支撑板1、第二支撑板2、第三支撑板3，第一支撑板1的上表面设置有建筑物安装座4，用于固定被测试建筑物，第一支撑板1下表面固接有曲柄滑块装置5，曲柄滑块装置5连接有第一电机6，第一电机6与外部电源连接，第一电机6驱动曲柄滑块装置5中的滑块横向往复运动，至使产生横向震动；第二支撑板2与第一支撑板1相对设置，第二支撑板2固接曲柄滑块装置5，第一支撑板1与第二支撑板2之间固接有橡胶堆7，橡胶堆7为三级硅胶橡胶堆，只是起到支撑第一支撑板1的作用，不阻碍横向震动；第三支撑板3与第二支撑板2相对设置，第三支撑板3贯通有四个沿水平方向顺次排列的矩形槽3-1，矩形槽3-1内转动连接有纵向震动装置8，纵向震动装置8连接有第二电机9，第二电机9连接有外部电源，第二电机9用于驱动纵向震动装置8产生纵向震动，第二支撑板2与第三支撑板3之间固接有弹簧10，第三支撑板3下表面固接有支架11，弹簧10用于限制第二支撑板2与第三支撑板3在纵向上的位移，防止第二支撑板2脱离第三支撑板3，其产生的回复力小于第二电机9驱动纵向震动装置8产生的纵向震动力，因此，该回复力可以忽略不计。

进一步地，参考图2，曲柄滑块装置5包括：第一固定件5-1、横向滑槽5-2、第二固定件5-3；第一固定件5-1的上下两端均设置有安装座5-4，安装座5-4安装于第一支撑板1和第二支撑板2之间；横向滑槽5-2的槽体内部滑动连接有滑块5-5，滑块5-5铰接有驱动杆5-6，驱动杆5-6延伸出横向滑槽5-2外端且延伸端铰接有转动杆5-7，转动杆5-7末端固接有转动齿轮5-8，转动齿轮5-8与第一电机6驱动连接，第一电机6固接于第二支撑板2上表面，其中，转动杆5-7的转动半径小于第一支撑板1和第二支撑板2的高度，因此第一支撑板1和第二支撑板2不会干涉转动杆5-7的转动；第二固定件5-3的上下两端均设置有安装座5-4，安装座5-4安装于第一支撑板1和第二支撑板2之间，转动齿轮5-8挂接于第二固定件5-3上，与第二固定件5-3转动连接；第一固定件5-1、横向滑槽5-2、第二固定件5-3沿水平方向顺次固接形成一体。

进一步地，参考图3-4，纵向震动装置8包括：转轴8-1、若干凸块8-2；转轴8-1的一端插接于矩形槽3-1一端的内壁上，转轴8-1另外一端延伸出矩形槽3-1内壁的相对端，转轴延伸端上设置有连接件12，第三支撑板3上相邻设置的转轴8-1通过连接件12驱动连接，第三支撑板3上任意一个连接件12与第二电机9驱动连接；若干凸块8-2位于矩形槽3-1内，若干凸块8-2沿转轴8-1轴线方向顺次偏心固接于转轴8-1上，若干凸块8-2呈波浪线分布。

进一步地，参考图5、图6、图7，连接件12包括：分别与转轴8-1同轴设置的主动轮12-1、从动轮12-2，其中，与第二电机9连接的连接件12为主动轮12-1，主动轮12-1与第二电机9皮带驱动连接，第三支撑板3上相邻转轴8-1用以驱动连接的连接件12为从动轮12-2，相邻从动轮12-2皮带驱动连接；具体的，根据图1所示，连接件12从左至右依次为第一、二、三、四个转轴上的连接件，其中，图5为图1中第一、第四个转轴上的连接件，该连接件只有一个从动轮12-2；图6为图1中第二个转轴上的连接件，该连接件为两个从动轮12-2，分别皮带连接第一和第三个转轴上的连接件；图7为图1中第三个转轴上的连接件，该连接件为两个从动轮12-2和一个主动轮12-1，主动轮12-1通过皮带与第二电机9连接。需要说明的是，该第二电机9可以任意选择连接四个转轴上的连接件，需要连接时，该转轴上的连接件需要设置一个主动轮和数个从动轮，其他转轴的连接件需要相应设置对应的从动轮，以满足四个转轴在第二电机9驱动下转动的需求。

进一步地，参考图1，第一固定件5-1上与横向滑槽5-2的固接处设置有加强筋，用以均衡横向震动力,防止震动力过大导致的第一固定件5-1与横向滑槽5-2脱离。

本发明提供了一种土木工程框架结构的试验装置，通过三个支撑板将横向震动装置、纵向震动装置与建筑物震动连接，实现对建筑物的抗震震源的模拟。其中，横向震动装置采用曲柄滑块装置，其替代现有横向震动装置的横向弹簧，曲柄滑块装置的滑块与第一电机驱动连接，第一电机在驱动力的作用下带动滑块沿曲柄滑块装置横向往复运动，其滑块每次撞击曲柄滑块装置两端内壁则会产生横向作用力作用于第一支撑板，第一支撑板随之产生左右晃动力，其晃动力传递给在第一支撑板上的建筑物，用来模拟横向震动力。该曲柄滑块装置替代横向弹簧，其不会产生想弹簧一样的回复力，来削弱横向震动，尽可能模拟现实震源产生的横向震动，其中，橡胶堆为软体橡胶，只是起到支撑第一支撑板的作用，不阻碍横向震动。本发明涉及的纵向震动装置，通过波浪形排列的若干凸块来实现上下往复的震动力，其也是替代现有技术中纵向弹簧，使得不会产生回复力，不会影响纵向震动力的作用与效果。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。