JP3667433B2

JP3667433B2 - Shaking table device

Info

Publication number: JP3667433B2
Application number: JP10684096A
Authority: JP
Inventors: 和夫栗原
Original assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Current assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2016-04-26
Also published as: JPH09292304A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は構造物の振動試験を実施するための振動台装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
構造物の耐震性、すなわち、地震に対する信頼性を実証するためには、従来、振動台とよばれる加振装置を用いていた。振動台は例えば、図２に示すような構成である。基礎１に一端を固定された加振機２ａ〜２ｃに軸受３ａ〜３ｃを介して連結された加振テーブル４が備わっている。信号発生装置６から加振機２ａ〜２ｃの制御装置７ａ〜７ｃへ加振信号が入力され、加振機２ａ〜２ｃにより加振テーブル４を駆動し、所望の振動が加振テーブル上に搭載された供試体５に加えられる。
【０００３】
振動台の構成，制御方法に関する先行技術としては、例えば、菅野，「３次元６自由度振動台のサーボ機構」，機械設計，第３５巻第４号，１９９１年４月，２５頁〜２８頁，特開昭59−197902号公報などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、地震により発生する振動変形を再現することが主目的であるため、入力とする地震波を正確に再現することに重点が置かれている。そのため、制御可能な振動数は約３０Ｈｚまでの範囲であった。しかし、地震時に構造物に発生する損傷は振動変形だけではなく、構造物内に発生する波動による応力波に起因するものがあると考えられている。このような損傷を再現し耐震性向上のための知見を得るには、きわめて高速の荷重を供試体に加える必要がある。しかし、上記のような従来の振動台ではこのような荷重を加えることは困難であった。また、応力波による損傷も、地震加速度による振動変形と連成して発生するので、単に高速な荷重を加える装置では不十分であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、構造物に振動変形を与えつつ、高速な荷重を加えることは、振動台の加振テーブル上に第２のテーブルを加振テーブルに対して水平方向、および、回転は拘束、かつ、垂直方向には可動であるように支持し、さらに、第２のテーブルに垂直方向に荷重を加える加振装置を具備する。
【０００６】
加振装置から荷重を供試体に円滑に伝達することは、第２のテーブルの支持を制圧軸受で行う。
【０００７】
加振装置により大きな荷重を発生させることは加振装置の一端を基礎に連結する。
【０００８】
振動台の加振テーブルが複雑な運動をする場合でも第２のテーブルに荷重を加えることを容易にすることは、加振装置の一端を第１の加振テーブルに連結する。
【０００９】
同様に、加振テーブルを加振する加振機に過大な荷重が加わることなく、振動台の加振テーブルが複雑な運動をする場合でも第２のテーブルに荷重を加えることを容易にすることは、加振装置を高圧流体により荷重を発生させる加振機とし、一端が前記第２のテーブルに連結され、前記高圧流体は柔軟で変形可能な配管によって供給する。
【００１０】
加振装置により、大きな荷重を供試体に加えることは、加振装置を油圧加振機とする。
【００１１】
加振テーブルを大きな垂直方向の加速度で加振しても第２のテーブルが第１の加振テーブルに対して浮き上がりが生じることがないようにすることは、第２のテーブルを、短時間に除荷可能な垂直方向拘束装置により前記第１の加振テーブルに拘束する。
【００１２】
上記の除荷を瞬時に行うことは、垂直方向拘束装置を、電磁石とする。
【００１３】
垂直方向の拘束を大きな荷重で行うことは、垂直方向拘束装置を油圧装置とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図を引用しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施例の説明図である。図２ですでに説明した従来の振動台装置と共通する部分の説明は重複するので省略する。本実施例では、加振テーブル４に穴をあけ、第２の加振テーブル８が差し込まれている。第２のテーブル８を加振テーブル４の上に軸受９ａ〜９ｄにより水平方向、および、回転については拘束し、垂直方向には可動であるように支持されている。供試体５は第２のテーブル８上に搭載される。第２のテーブル８は加振装置１０により垂直方向に高速な荷重が加えられる。
【００１６】
以上の構成をとることにより、第２のテーブル８は垂直方向以外の運動は拘束され、また、自重は、加振テーブル４により支持されているので、加振テーブル４による加振により襲来の振動台装置と同様に供試体５に振動変形を発生させることができる。さらに、加振装置１０により高速な荷重を加えることができるが、荷重を加える垂直方向には第２のテーブルが拘束されていないため、加振装置１０により高速荷重を加えることによっても、加振機２ａ〜２ｄや軸受３ａ〜
３ｃなどに過大な荷重が加わることがなく、円滑に供試体に高速荷重を加えることができる。
【００１７】
第２のテーブルの支持方法は様々な方法をとることができる。例えば、静圧軸受を用いることができる。本構成をとると、静圧軸受は可動方向には摩擦係数がきわめて小さいにもかかわらず、その垂直方向には大きな荷重を支持することが可能なので、円滑に供試体に垂直方向の高速荷重を与えるのに好適である。
【００１８】
図１では、加振装置１０の一端は基礎２に固定されている。これにより、供試体に加える高速荷重の反力は基礎２によって受けることができるため、大きな荷重を供試体に加えることができる。
【００１９】
図３で、本発明の第二の実施例を示す。本実施例では、図１に示した実施例と異なり、加振装置１０の一端が基礎２に固定されていたものが、加振テーブル４に固定されていることである。本実施例によれば、加振テーブルによる加振中であっても、加振テーブル４、すなわち、第２のテーブル８と加振装置１０との間に相対変位が発生しないため高速荷重を第２のテーブル８に加えるのが容易となる。
【００２０】
さらに、第三の実施例を図５によって示す。本実施例は加振装置１０を高圧流体によって荷重を発生させる装置とし一端を第２のテーブル８に連結し、かつ、高圧流体を柔軟で変形可能な配管１１によって供給することとしたものである。本実施例によれば、加振装置１０と第２のテーブル８との間には相対変位が発生しないため高速荷重を加えるのが容易であると共に、高速荷重の反力を加振装置２ａ〜２ｄや軸受３ａ〜３ｃで受ける必要がないという効果がある。高圧流体は様々なものを利用することができ、例えば、油圧装置とすることができる。振動台装置は油圧で駆動されることが多いが、その場合には油圧供給装置を共有できる。
【００２１】
さらに第四の実施例を図４によって示す。本実施例は図１の実施例に加えて、第２のテーブル８を、短時間に除荷可能な垂直方向拘束装置１２により拘束したものである。図１の実施例では第２のテーブル８は加振テーブル４には垂直方向には拘束されていないため、加振テーブル４を重力加速度を超える加速度で加振した場合には、第２のテーブル８が浮き上がり、所定の加速度を供試体５に加えることができない。そこで、垂直方向の拘束装置を加えた。しかし、加振装置１０によって高速荷重を加える際には、その拘束を開放する必要があるため、短時間に除荷可能としている。この拘束装置は種々の構成・装置とすることが可能であるが、例えば電磁石を用いた装置とすることができる。これによれば、電気を切断することにより瞬時に除荷することができる。また、図６に示すような油圧装置とすることも可能である。すなわち、加振テーブル４に固定した架構１４に油圧装置１３を設置して第２の加振テーブル８を拘束する。この場合にも油圧を開放することにより短時間に除荷可能である。
【００２２】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、第２の加振テーブルの形状，加振テーブルへの設置方法，支持方法，支持位置、など種々の点で様々な構成とすることが可能である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、試験供試体である構造物に対して、通常の振動台装置と同様な加速度を加えることができ、かつ、高速な荷重を加えることができるので、応力波に起因する構造物の損傷を模擬した試験が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の説明図。
【図２】従来の振動台装置の説明図。
【図３】本発明の第二の実施例の説明図。
【図４】本発明の第四の実施例の説明図。
【図５】本発明の第三の実施例の説明図。
【図６】本発明の第四の実施例による垂直方向拘束装置の説明図。
【符号の説明】
１…基礎、２ａ〜２ｃ…加振機、３ａ〜３ｃ，９ａ〜９ｃ…軸受、４…加振テーブル、５…供試体、６…信号発生装置、７ａ〜７ｃ…制御装置、８…テーブル、１０…加振装置、１１…配管、１２…垂直方向拘束装置、１３…油圧装置、１４…架構。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vibration table device for performing a vibration test of a structure.
[0002]
[Prior art]
In order to verify the earthquake resistance of a structure, that is, reliability against an earthquake, a vibration device called a shaking table has been used conventionally. For example, the shaking table is configured as shown in FIG. A vibration table 4 connected to vibration generators 2a to 2c, one end of which is fixed to the foundation 1, via bearings 3a to 3c. An excitation signal is input from the signal generator 6 to the control devices 7a to 7c of the shakers 2a to 2c, and the shake table 4 is driven by the shakers 2a to 2c, and desired vibration is mounted on the shake table. Is added to the test specimen 5 made.
[0003]
Prior art relating to the configuration and control method of the shaking table includes, for example, Kanno, “Servo mechanism of a three-dimensional 6-degree-of-freedom shaking table”, Mechanical Design, Vol. 35, No. 4, April 1991, pp. 25-28. JP-A-59-197902.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art, since the main purpose is to reproduce the vibration deformation caused by an earthquake, emphasis is placed on accurately reproducing the input seismic wave. Therefore, the controllable frequency ranged up to about 30 Hz. However, it is considered that damage that occurs in a structure during an earthquake is caused not only by vibration deformation but also due to stress waves caused by waves generated in the structure. In order to reproduce such damage and obtain knowledge for improving earthquake resistance, it is necessary to apply a very high speed load to the specimen. However, it is difficult to apply such a load with the conventional shaking table as described above. In addition, since damage caused by stress waves occurs in combination with vibration deformation caused by earthquake acceleration, a device that simply applies a high-speed load is insufficient.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention applies a high-speed load while giving vibration deformation to a structure. The second table is placed on the vibration table of the vibration table in the horizontal direction with respect to the vibration table. And the rotation is constrained and supported so as to be movable in the vertical direction, and further provided with a vibration device for applying a load in the vertical direction to the second table.
[0006]
The smooth transmission of the load from the vibration device to the specimen is performed by supporting the second table with a pressure-control bearing.
[0007]
Generating a large load by the vibration device connects one end of the vibration device to the foundation.
[0008]
To facilitate applying a load to the second table even when the vibration table of the shaking table moves in a complex manner, one end of the vibration device is connected to the first vibration table.
[0009]
Similarly, it is possible to easily apply a load to the second table even when the vibration table of the shaking table moves in a complex manner without applying an excessive load to the vibration exciter that vibrates the vibration table. Is a vibration exciter that generates a load with a high-pressure fluid, one end of which is connected to the second table, and the high-pressure fluid is supplied by a flexible and deformable pipe.
[0010]
Applying a large load to the specimen by the vibration device makes the vibration device a hydraulic vibration exciter.
[0011]
In order to prevent the second table from being lifted with respect to the first vibration table even when the vibration table is vibrated at a large vertical acceleration, the second table can be moved in a short time. The first vibration table is restrained by a vertical restraint device capable of unloading.
[0012]
To perform the above unloading instantaneously, the vertical restraint device is an electromagnet.
[0013]
Performing vertical restraint with a large load makes the vertical restraint device a hydraulic device.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention. Since the description common to the conventional shaking table apparatus already described with reference to FIG. In this embodiment, a hole is made in the vibration table 4 and the second vibration table 8 is inserted. The second table 8 is supported on the vibration table 4 by bearings 9a to 9d so as to be restrained in the horizontal direction and rotation and movable in the vertical direction. The specimen 5 is mounted on the second table 8. The second table 8 is applied with a high-speed load in the vertical direction by the vibration device 10.
[0016]
By adopting the above configuration, the second table 8 is restrained from moving in a direction other than the vertical direction, and its own weight is supported by the vibration table 4. Vibration deformation can be generated in the specimen 5 in the same manner as the platform apparatus. Furthermore, although a high speed load can be applied by the vibration device 10, the second table is not constrained in the vertical direction to which the load is applied. Machine 2a ~ 2d and bearing 3a ~
An excessive load is not applied to 3c and the like, and a high-speed load can be applied smoothly to the specimen.
[0017]
Various methods can be used to support the second table. For example, a hydrostatic bearing can be used. With this configuration, the hydrostatic bearing can support a large load in the vertical direction even though the coefficient of friction is extremely small in the movable direction, so that a high-speed load in the vertical direction can be smoothly applied to the specimen. Suitable for giving.
[0018]
In FIG. 1, one end of the vibration exciter 10 is fixed to the foundation 2. Thereby, since the reaction force of the high-speed load applied to the specimen can be received by the foundation 2, a large load can be applied to the specimen.
[0019]
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, unlike the embodiment shown in FIG. 1, the one in which one end of the vibration device 10 is fixed to the foundation 2 is fixed to the vibration table 4. According to this embodiment, even when the vibration table is being vibrated, no relative displacement occurs between the vibration table 4, that is, the second table 8 and the vibration device 10. It is easy to add to the second table 8.
[0020]
Furthermore, a third embodiment is shown in FIG. In this embodiment, the vibrating device 10 is a device that generates a load with a high-pressure fluid, one end is connected to the second table 8, and the high-pressure fluid is supplied by a flexible and deformable pipe 11. . According to the present embodiment, since no relative displacement occurs between the vibration device 10 and the second table 8, it is easy to apply a high-speed load, and the reaction force of the high-speed load is applied to the vibration devices 2a to 2a. There is an effect that it is not necessary to receive it by 2d or bearings 3a-3c. Various high-pressure fluids can be used, for example, a hydraulic device. The shaking table device is often driven by hydraulic pressure, but in this case, the hydraulic pressure supply device can be shared.
[0021]
Further, a fourth embodiment is shown in FIG. In this embodiment, in addition to the embodiment of FIG. 1, the second table 8 is restrained by a vertical restraint device 12 which can be unloaded in a short time. In the embodiment of FIG. 1, the second table 8 is not constrained to the vibration table 4 in the vertical direction. Therefore, when the vibration table 4 is vibrated at an acceleration exceeding the gravitational acceleration, the second table 8 8 rises and a predetermined acceleration cannot be applied to the specimen 5. Therefore, a vertical restraining device was added. However, when a high-speed load is applied by the vibration device 10, it is necessary to release the constraint, so that the unloading can be performed in a short time. The constraining device can have various configurations and devices, for example, a device using an electromagnet. According to this, it is possible to unload instantaneously by cutting off electricity. Further, a hydraulic device as shown in FIG. 6 may be used. That is, the hydraulic device 13 is installed on the frame 14 fixed to the vibration table 4 to restrain the second vibration table 8. Also in this case, it is possible to unload in a short time by releasing the hydraulic pressure.
[0022]
In addition, this invention is not limited to the said Example. For example, various configurations such as the shape of the second vibration table, the installation method on the vibration table, the support method, and the support position can be employed.
[0023]
【The invention's effect】
According to the present invention, a structure that is a test specimen can be accelerated by the same acceleration as that of a normal shaking table device, and a high-speed load can be applied. Testing that simulates damage to objects is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional shaking table device.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory view of a vertical direction restraint device according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Foundation, 2a-2c ... Exciter, 3a-3c, 9a-9c ... Bearing, 4 ... Excitation table, 5 ... Specimen, 6 ... Signal generator, 7a-7c ... Control apparatus, 8 ... Table, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Excitation apparatus, 11 ... Piping, 12 ... Vertical direction restraint apparatus, 13 ... Hydraulic apparatus, 14 ... Frame.

Claims

第１の加振テーブルと、基礎に連結され前記第１の加振テーブルを加振する加振機と、前記加振機の制御装置からなる振動台装置において、前記加振テーブル上に前記加振テーブルに対して水平方向、および、回転は拘束、かつ、垂直方向には可動であるように支持して設置された第２のテーブルと、前記第２のテーブルに垂直方向に荷重を加える加振装置を具備することを特徴とする振動台装置。 In a shaking table device comprising a first shaking table, a vibrator connected to a foundation and vibrating the first shaking table, and a controller for the shaking machine, the shaking table is placed on the shaking table. A second table that is supported and installed so as to be movable in the horizontal direction and in the vertical direction with respect to the shaking table, and to apply a load to the second table in the vertical direction. A shaking table device comprising a shaking device.

第１の加振テーブルと、基礎に連結され前記第１の加振テーブルを加振する加振機と、前記加振機の制御装置からなる振動台装置において、前記加振テーブル上に前記加振テーブルに対して水平方向、および、回転は拘束、かつ、垂直方向には可動であるように支持して設置された第２のテーブルと、前記第２のテーブルに垂直方向に荷重を加える加振装置と、前記加振テーブルに対して前記第２のテーブルを垂直方向の拘束をするとともに前記加振装置によって荷重が加わる際にその拘束を解く垂直方向拘束装置を具備することを特徴とする振動台装置。 In a shaking table device comprising a first shaking table, a vibrator connected to a foundation and vibrating the first shaking table, and a controller for the shaking machine, the shaking table is placed on the shaking table. A second table that is supported and installed so as to be movable in the horizontal direction and in the vertical direction with respect to the shaking table, and to apply a load to the second table in the vertical direction. A vibration device and a vertical restraint device that restrains the second table in the vertical direction with respect to the vibration table and releases the restraint when a load is applied by the vibration device. Shaking table device.