[发明专利]一种用于离心机模型箱的消波装置

说明书

本发明公开了一种用于离心机模型箱的消波装置。消波装置包括具有“方便面”状消能结构的消波层、刚性固定结构和柔性胶黏层，消波装置置于离心机模型箱中并位于水面层，消波层通过刚性固定结构和柔性胶黏层固定于离心机模型箱沿振动方向的侧壁；消波层为由高分子化合物细丝绕制而成的“方便面”状结构，消波层的基本消能单元是由高分子化合物细丝经热加工后绕制而成的螺旋状结构，无数个螺旋状结构连接或缠绕组成“方便面”状结构；刚性固定结构包括贯穿螺栓、螺母和带有贯穿螺孔的钢片。本发明消波装置同时实现对于水波的消波和对于土体的隔震，增加了本发明在试验原有设备基础上的适用性，适用性很强，可在超重力离心机实验中使用。

技术领域

本发明涉及岩土工程物理模拟试验领域，具体涉及一种用于离心机模型箱的消波装置。

背景技术

地震模拟振动台是开展抗震研究的重要试验设备，在国内外地震工程的研究中有广泛的应用。振动台试验是可以在实验室真实再现在地震过程中土层或结构反应和地震动的试验方法，可以实时再现地震作用或人工作用的全过程，振动台的发展为研究土层或结构地震反应提供了有效的手段。地震模拟振动台试验是真正意义上的地震模拟试验,台面上可以真实地再现各种形式的地震波，土层和结构在地震作用下的破坏机理也可以直观的被了解,是目前研究结构抗震性能最直接也是较准确的试验方法。振动台可以在常重力环境下使用，也可以在超重力离心机中的超重力环境下使用。

在模拟地震时，将试验对象放在一个足够刚性的台面上,通过动力加载设备使台面再现各种类型地震波,并使试验对象随之产生类似地震作用下的振动，这就是地震模拟振动台试验的基本原理。

在对土体地震响应进行研究时，需将土放入模型箱中。在实验过程中，为使土体始终保持在饱和状态(尤其是在研究砂土液化时)，水位线往往要维持在土层之上，所以土层之上会存在自由液面。在振动台工作的过程中，土层以上具有自由液面的水会随着振动台的振动而发生运动，从而液体会产生波浪。由于振动产生的波浪的存在，波浪经模型箱侧壁反射后的反射波会对表面的土体受力情况产生影响，从而影响试验结果的精确性，所以消除液体由振动台振动而产生的波浪是很有必要的。

在以往的地震工程研究中，往往将在常重力下将模型置于大型振动台之上进行实验。近些年来，随着工程的需要，大型工程往往要涉及到深部地层的工程研究，这就需要借助超重力离心机进行实验，振动台也应用于超重力离心机中。超重力离心机可以产生与原型相同的自重应力，保证模型破坏机制与原型一致，是解决岩土工程、水利工程和环境工程等领域复杂问题的理想试验模拟手段。搭配机载振动台系统，离心机还可以在原型应力条件下探讨地震引起的建构筑物变形和稳定特性。当利用机载振动台系统模拟地震时，需要将模型置于模型箱内，再将模型箱安置于振动台上。在进行与土体液化有关的模型试验时，为使土体保持在饱和状态，模型箱内的液面要高于土体的上表面。因此，模型箱内的液体存在自由液面，在振动过程中土体表面以上的液体会随着振动台的振动而振动，从而液体会产生波浪。

随着人们对于地震工程方面的研究逐渐深入，振动台成为研究地震中土体动力特性和机理的重要设备。然而，因振动台振动产生的波浪传播到模型箱侧壁产生的反射波往往会对模型的实际工作环境产生影响，甚至导致实验无法正常进行。最近一段时间，对消波装置的开发已经被越来越多的实验室所重视，对于不同的消波装置，其消波效果是不同的，而消波性能的好坏会直接影响到波浪水槽试验的精度。有必要研究开发新式的消波装置，达到更好的消波效果。目前，主要的消波装置有：开孔倾斜平板、透空管式消波装置、铁丝网阵和圆弧式(或箱式)消波装置。