[实用新型]一种用于土与结构相互作用振动台试验的柔性容器

说明书

技术领域

本实用新型属于土木工程技术领域，具体涉及一种用于土与结构相互作用振动台试验的柔性容器。

背景技术

在实际的结构－地基动力相互作用情况下，地基是没有边界的。但在振动台试验中，只能用有限尺寸的容器来装模型土。这样，由于其边界上的波动反射以及体系振动形态的变化将会给试验结果带来一定的误差，即所谓“模型箱效应”。如何合理模拟土体边界条件，减少模型箱效应，是结构－地基动力相互作用振动台试验中的一个重要问题和研究难点。

人们在用振动台或离心机进行土体振动试验时，已经注意到了土体边界模拟和模型箱效应这个问题，设计采用了一些试验容器来进行边界模拟，有层状单剪型剪切盒、碟式容器、普通刚性土箱加内衬和柔性容器等，也常直接采用普通刚性土箱。层状单剪型剪切盒采用H型钢焊成框架水平层状叠合而成，层与层间设置滚珠。层状单剪型剪切盒只能进行单向的振动试验，而且容器自重较大，占用了振动台承载能力。碟式容器具有倾斜的刚性侧壁，设计思想是通过锥形区来减少波动能量的反射。普通刚性土箱加内衬的方法，其效果易受内衬材料的选择和设置方法的影响。柔性容器采用模量略高于土的软材料作为容器的侧壁。柔性容器比刚性容器、碟式容器能较好地再现原型的反应，柔性容器中的模型土在地震作用下以与原型自由场同样的方式变形，减少了边界条件的影响，是较好的边界模拟方法，成功的模拟了土体边界条件。而且柔性容器能较好适应多向振动试验，柔具有自重轻、构造简单、制作方便、经济的特点。

发明内容

为了合理模拟土体边界条件，减少模型箱效应，本实用新型的目的在于提供一种振动台试验柔性容器。该柔性容器结合适当的构造措施减少模型箱效应，在柔性容器的设计时遵循下列原则：（1）选取较大的直径，使受边界影响较小的中心土体的范围较大；（2）采用能较好适应多向振动试验的圆筒体；（3）侧壁软材料的模量与土的模量相当；（4）容器尺寸的确定应控制模型总重量在振动台承载力范围以内；（5）容器自重轻、构造简单、制作方便、经济。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案。

本实用新型的一种振动台试验柔性容器，包括橡胶外壁1、钢筋环2、环形板3、底板4、支撑柱5、高度调节螺杆6、万向节7、钢梁8和底板支座9，其中：所述柔性容器为圆筒形结构，圆筒形柔性容器的侧壁采用橡胶膜，形成橡胶外壁1；圆筒形柔性容器的外侧采用钢筋作圆周式加固，形成钢筋环2，每个钢筋环2通过钢筋焊接而成；圆筒形橡胶外壁1顶部通过螺栓与环形板3连接，底部通过螺栓与底板4连接；环形板3由均匀固定于底板4上的四根支撑柱5来支撑；支撑柱5内设置高度调节螺杆6，以调节环形板3水平和使圆筒形柔性容器处于适当的状态；支撑柱5的柱顶设置万向节7，使环形板3在振动时可侧向位移；环形板3底部和万向节7之间通过钢梁8连接；底板4与支撑柱5通过底板支座9连接；橡胶外壁1的内侧为粗糙表面，底板4上粘有碎石，使之成为粗糙表面，减少土与容器界面的相对滑移。

本实用新型中，橡胶外壁1选取较大的直径，使受边界影响较小的中心土体的范围较大，但应控制容器的尺寸和总重量分别在振动台尺寸和承载力范围以内。选取直径Φ3000mm的圆筒侧壁。

本实用新型中，橡胶外壁1材料的模量与土的模量相当，采用厚5mm的橡胶膜。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1）  本实用新型中采用圆筒体，能较好适应多向振动试验。

2）  本实用新型的柔性容器自重轻、构造简单、制作方便、经济。

3）  本实用新型的柔性容器的直径较大，使受边界影响较小的中心土体的范围较大，合理模拟了土体边界条件。

4）  本实用新型的柔性容器中的模型土在地震作用下以与原型自由场同样的方式变形，减少了边界条件的影响，很好地模拟了土体自由场反应，较好地再现了原型反应。

附图说明

图1为本实用新型的振动台试验柔性容器示意图；

图2为本实用新型的振动台试验柔性容器俯视图及底板板面粗糙化；

图中标号：1为橡胶外壁，2为钢筋环，3为环形板，4为底板，5为支撑柱，6为高度调节螺杆，7为万向节，8为钢梁，9为底板支座。

具体实施方式

下面结合附图，进一步阐明本实用新型，在阅读了本实用新型之后，本领域的技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。