CN201835296U - 振动台试验模型箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型振动台试验模型箱，包括筏式底座、组合箱体、至少三根斜支撑，组合箱体中有上箱体、固定在筏式底座上的下箱体、位于上、下箱体间的至少一个中间箱体，上、下箱体与相邻中间箱体分别通过多个连接件连接，在上箱体的周边和筏式底座相对应位置上分别有至少三个斜支撑上支座、至少三个斜支撑下支座，斜支撑的两端分别通过连接件与相对应的斜支撑上支座、斜支撑下支座连接，筏式底座上有至少二个吊装座。本实用新型不仅要能够满足盛装大体积、大重量，不允许模型有侧向位移的模型开展大型振动台模型试验的刚度、自振频率及承载力要求，而且要使得模型的浇注更加便捷，能够解决模型与围岩体结构相似的难题，并且避免模型因干燥而产生大量人为干缩裂缝。

Description

振动台试验模型箱

技术领域：

本实用新型涉及一种大型振动台模型试验的框架分层叠加式模型箱装置，尤其是适用于大体积、大重量，不允许模型有侧向位移的振动台试验模型箱。

背景技术：

利用振动台试验模拟涉及半无限场地的地震响应时，用于盛装模型的模型箱结构构造形式对试验结果的合理性有较大的影响。其间涉及因素较多，考虑不周时可导致试验结果与实际情况相差甚远；并且不同类型和强度的模型所使用的模型箱结构也不同。目前，公知的振动台模型试验模型箱多为层状、允许有侧向位移的剪切模型箱，主要满足软土地基中隧道及地下结构的振动台模型试验，而不能满足盛装强度较大的不允许有侧向位移的岩质模型试验要求。

有关盛装整体性较好、强度较大的岩质隧道及地下结构模型试验模型箱的技术要求主要包括：

①模型箱结构上应具有较大的刚度，避免箱体在激振过程中的倾倒或失稳破坏，尤其是确保岩质模型不能有侧向的位移；

②模型箱底板应具有足够的承载能力，以保证模型在吊装过程中的安全性；

③边界条件明确，力求使模型与边界面的接触条件可模拟原型场地的地震响应的性状，以便准确、可靠的采集量测信息及数据，并建立分析理论；

④避免模型箱与模型因自振频率相近而发生共振，由此影响量测数据的利用价值。

⑤应满足模型浇铸的可行性及便捷性，且方便试验进行中对模型情况的观测。

发明内容：

本实用新型的目的是为了克服现有的层状剪切模型箱不能满足盛装整体性较好、强度较大的岩质隧道及地下结构模型模型箱的技术要求，提供一种不仅要能够满足盛装大体积、大重量，不允许模型有侧向位移的模型开展大型振动台模型试验的刚度、自振频率及承载力要求，而且要使得模型的浇注更加便捷，能够解决模型与围岩体结构相似的难题，并且避免模型因干燥而产生大量人为干缩裂缝的振动台试验模型箱。

本实用新型的目的是这样来实现的：

本实用新型振动台试验模型箱，包括筏式底座、组合箱体、至少三根斜支撑，组合箱体中有上箱体、固定在筏式底座上的下箱体、位于上、下箱体间的至少一个中间箱体，上、下箱体与相邻中间箱体分别通过多个连接件连接，在上箱体的周边和筏式底座相对应位置上分别有至少三个斜支撑上支座、至少三个斜支撑下支座，斜支撑的两端分别通过连接件与相对应的斜支撑上支座、斜支撑下支座连接，筏式底座上有至少二个吊装座。

上述的上、下箱体、中间箱体分别由框架、装于框架周边的框架壁、装于框架壁上的加强筋组成。

上述的筏式底座、上箱体、下箱体、中间箱体的截面形状分别为矩形，斜支撑为四根，斜支撑下支座为四个、分别固定在筏式底座四边角上，上箱体的斜支撑上支座为四个、分别固定在上箱体周边与斜支撑下支座相应位置上，吊装座为四个，分别位于下箱体周边。

上述的组合箱体正面和背面分别有观察孔。

上述的组合箱体中的每层箱体内壁分别装有减震层。

本实用新型的有益效果是不仅能够满足盛装大体积、大重量，不允许模型有侧向位移的模型开展大型振动台模型试验的刚度、自振频率及承载力要求，而且分层叠加式结构使得模型的浇注更加便捷，并且适合按照围岩岩层产状，分层、分次、分部分的制模方法，很好的解决了模型与围岩体结构相似的难题，并避免了模型因干燥而产生大量人为干缩裂缝的缺陷。同时，也通过选择不同的模型箱层数来满足不同高度模型的制作和试验要求，并且也可以通过调整聚苯乙烯泡沫内衬的厚度来适当改变模型尺寸。

附图说明：

图1为本实用新型结构示意图。

图2为图1为左视图。

图3为图2中斜支撑与斜支撑下支座安装示意图。

图4为图2中斜支撑与斜支撑上支座安装示意图。。

图5为图2中的A-A剖面图。

图6为图1的后视图。

图7为图6中相邻箱体间的连接示意图。

图8为筏式底座结构示意图。

具体实施方式：

参见图1、图2，本实施例主要由三大部分组成：矩形筏式底座1、组合箱体2及四根斜支撑3。组合箱体由上箱体2-1，下箱体2-2，位于上、下箱体间的三个中间箱体2-3组成。

参见图8、图2，筏式底座1主要起到承载模型的作用，提供足够的承载力以保证模型在吊装过程中的安全性；同时，也起到模型箱与振动台的连接稳固作用，使振动台的震动能够同步等量的传递给模型。筏式底座长度方向采用3根截面120mm×50mm的实心方钢1-1，宽度方向采用2根100mm×50mm实心方钢1-2，加强焊接成筏式结构，在模型箱底部采用100mm×50mm空心方钢1-3焊接成格状横梁。下箱体2-2焊接在筏式底座中部。下箱体四个边角处焊接四个吊装座4以便吊装模型。筏式底座四个边角处焊接四个斜支撑下支座5以固定斜支撑，以提高整体自振频率，防止模型箱与模型发生共振；筏式底座预留螺栓孔6，以便与振动台连接。

参见图1～图7，组合箱体为框架分层叠加式结构，其主体框架由四根100mm×100mm×5mm空心方钢2-4组成，四面用2mm厚型钢板2-5作围护壁，两根空心方钢中间竖向增加一根50mm×50mm×5mm小型空心方钢2-6，并且在大、小空心方钢之间的钢板上交叉焊接40mm×40mm×4mm等边角钢2-7。以上的设计主要为了满足模型箱体有足够的刚度和强度，避免箱体在激振过程中的倾倒或失稳破坏，尤其是确保岩质模型不能有侧向的位移。考虑到模型浇铸的便捷，减少材料的上、下运输，尤其是满足按照围岩岩层产状，分层、分次、分部分的制模方法，从而避免了模型因干燥而产生大量人为干缩裂缝的缺陷。下箱体本实用新型将框架模型箱分为多层结构，下箱体高度为450mm，焊接在筏式底座上，其它各层箱体高度分别为500mm，根据模型的高度可选择使用模型箱的层数。如图7所示，相邻箱体之间用多颗M16高强螺栓10和螺母11固紧。根据力学计算和振动试验已经证明了这种分层式结构具有很强的整体性，其刚度和强度较大，能够满足振动台试验要求。

参见图2～图4，上箱体相对筏式底座的四个斜支撑下支座处(空心方钢)顶部分别焊有四个斜支撑上支座7。斜支撑两端分别通过螺栓、螺母与对应的斜支撑上支座、斜支撑下支座铰接。根据模型箱体数量和高度可以选择不同长度的斜支撑。通过斜支撑以提高模型箱的整体稳定性和自振频率，避免模型箱与模型因自振频率相近而发生共振。同时如图6所示，模型箱边界采用刚性固定边界，在四周内侧采用模塑聚苯乙烯泡沫作为减震层8，厚度可以调节，根据力学计算和振动试验一般在10cm以上。聚苯乙烯泡沫减震层不仅可以吸收刚性边角对震动能量的反射，而且也可以通过调整减震层厚度来适当改变模型尺寸。参见图1、图6，模型箱轴线上正面和背面对称预留1个300mm×300mm的正方形观测孔9，以便观察模型的震害情况和传感器布线。

操作原理及步骤：首先清扫筏式底座及第一层箱体，在内部安装减震层，并浇注第一层模型；然后安装中间箱体，再安装减震层并浇注第一层模型，根据模型的高度选择模型箱层数及斜支撑长度；以此重复上述步骤，直至模型浇注完成；最后利用模型箱周边的四个吊件，将模型吊装至振动台，并用高强螺栓将模型箱筏式底座和振动台连接牢固，即可以开展振动台模型试验。

Claims (5)

1.振动台试验模型箱，其特征在于包括筏式底座、组合箱体、至少三根斜支撑，组合箱体中有上箱体、固定在筏式底座上的下箱体、位于上、下箱体间的至少一个中间箱体，上、下箱体与相邻中间箱体分别通过多个连接件连接，在上箱体的周边和筏式底座相对应位置上分别有至少三个斜支撑上支座、至少三个斜支撑下支座，斜支撑的两端分别通过连接件与相对应的斜支撑上支座、斜支撑下支座连接，筏式底座上有至少二个吊装座。

2.如权利要求1所述的振动台试验模型箱，其特征在于上、下箱体、中间箱体分别由框架、装于框架周边的框架壁、装于框架壁上的加强筋组成。

3.如权利要求1或2所述的振动台试验模型箱，其特征在于筏式底座、上箱体、下箱体、中间箱体的截面形状分别为矩形，斜支撑为四根，斜支撑下支座为四个、分别固定在筏式底座四边角上，上箱体的斜支撑上支座为四个、分别固定在上箱体周边与斜支撑下支座相应位置上，吊装座为四个，分别位于下箱体周边。

4.如权利要求1或2所述的振动台试验模型箱，其特征在于组合箱体正面和背面分别有观察孔。

5.如权利要求1或2所述的振动台试验模型箱，其特征在于组合箱体中的每层箱体内壁分别装有减震层。

Images