[实用新型]一种模拟地震发生及传播土结相互作用的试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于模拟地震发生及传播土体-结构动力相互作用的试验装置，属于地震工程研究领域。

背景技术

众所周知，地震的发生多是由断层错动而起。振动台模型试验是研究土与结构动力相互作用的一个重要手段，在岩土地震工程界具有重要地位。利用模型试验真实模拟地震发生及传播中土与结构动力相互作用是地震工程界的一个研究方向。其中，如何模拟断层错动是研究问题的一个难点，设计相应的试验模型箱装置是利用多台阵振动台试验系统对其实现的一个重要环节，目前相应的试验模型箱装置未见报道。

实用新型内容

为能试验实现地震发生全过程，基于多台阵振动台系统，本实用新型设计了一种可用于多点激励的分段柔性连接模型箱试验装置，并提出了相应的试验方法。该试验装置与多台阵振动台系统相结合，可以实现对断层(走滑断层、正断层、逆断层)错动的模拟，进而可开展地震发生全过程下土与结构动力相互作用的模型试验研究。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：该装置为一分段柔性连接模型箱，由刚性部分和柔性部分相间组成；所述刚性部分为由刚性材料制成的箱体，相邻刚性部分的相对面均敞口；所述柔性部分由万向节对装置、U型钢骨架和橡胶膜构成；所述万向节对装置包括两个可转动万向节和连接在两个可转动万向节之间的带滑道钢连接杆，所述可转动万向节由固定的弧形底座和上部构件构成，弧形底座和上部构件之间通过上、下两道轴承连为整体，以保证万向节竖直并能水平转动；所述两个可转动万向节的弧形底座分别固定于模型箱的两相邻刚性部分上，带滑道钢连接杆一端与一万向节上部构件上端固定连接，另一端通过滚轴与另一万向节上部构件上端滑动连接，从而保证两个万向节可相对错动。所述U型钢骨架与带滑道钢连接杆构成滑动连接，二者之间能够左右滑动。橡胶膜铺设于由所述U型钢骨架、万向节对装置组成的U型空间内，并与模型箱刚性部分相连接，并保证密封。U型钢骨架尺寸与模型箱刚 性部分横截面尺寸一致。所述模型箱刚性部分依据单个振动台台面尺寸及载重设计，要求相邻刚性分段相对面敞口，以保证上覆土层的连续性。

所述可转动万向节的弧形底座与上部构件的接触表面呈弧形，所述可转动万向节的上部构件的截面呈倒“凸”字型，且上部构件的底部也为弧形，所述弧形底座与上部构件的接触表面的弧度比上部构件的底部弧度大。

所述带滑道钢连接杆中的滑道为通长滑道，其外表面设置有凹槽，U型钢骨架的四个角端焊接有连接构件，该连接构件内表面设置有能够与该凹槽相配合的滚轴，滚轴能够沿着凹槽滚动，保证U型钢骨架能够沿带滑道钢连接杆滑动。

所述万向节对装置为四个，分别布置在模型箱刚性部分的四个角端的上下面。

采用本装置进行试验，其方法如下：

1)将试验土层放置于刚性部分的箱体内；

2)将模型箱刚性分段放置于相应的振动台台面上；

3)试验时将试验土体放置于此试验箱内，并将结构模型埋置其中，按需要布置相应的传感器；

4)对模拟断层错动的两相邻振动台施加不同的激励，以模拟地震发生；

5)考虑地震动在介质中传播的行波效应，按相似律对其他振动台施加相应的不同速度激励，从而考虑地震动的传播；

6)通过传感器记录土体与结构的动力响应，完成试验。

本实用新型的有益效果是，保证振动台上模型箱的刚性分段的相对水平转动和竖向运动，从而模拟断层(走滑断层、正断层、逆断层)错动；同时，又能保证上覆土层的连续性。通过对其中两台面施加不同激励模拟断层错动，然后考虑地震波传播的行波效应，按相似律通过对其他台面施加不同速度激励模拟地震发生全过程，进而研究土与结构动力相互作用。

附图说明

图1是本实用新型模型箱试验装置整体构造示意图；

图2是局部连接部分剖面图；

图3是万向节对装置剖面图；

图4是图3中左端万向节剖面图；

图5是图3中右端万向节剖面图；

图6是滚轴示意图；

图7是轴承示意图；

图8是带滑道连接钢杆的横截面示意图；

图9是连接U型钢骨架与带滑道钢杆的连接构件剖面示意图；

图中：1-模型箱刚性段，2-模型箱柔性段，3-万向节对装置，4-万向节，5-带滑道钢连接杆，6-弧形底座，7-上部构件，8-轴承，9-销钉，10-滚轴。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：