[发明专利]一种可调控侧壁刚度的等效剪切梁模型箱系统

说明书

本发明公开了一种可调控侧壁刚度的等效剪切梁模型箱系统，包括等效剪切梁模型箱、信号控制系统、承压框架和实体钢底板，等效剪切梁模型箱的内部用于填充土体；等效剪切梁模型箱侧壁的内侧设有铝合金薄板；铝合金薄板与土体接触一侧涂抹有胶水；等效剪切梁模型箱放置于实体刚底板的上表面，实体刚底板的底部固定于振动台台面；等效剪切梁模型箱的底部每侧通过L型角钢的短边固定，L型角钢的长边与实体钢底板固定，等效剪切梁模型箱顶部设置有承压框架，承压框架的每侧下垂设置有传力长杆，L型角钢的长边上与传力长杆相对应的设有传力短杆，传力长杆和传力短杆之间连接有电控拉力弹簧器；模型箱的内部土体中和侧壁外部均设置有位移传感器。

技术领域

本发明涉及可应用于土木、交通、水利及海洋工程结构与土体相互作用的振动台试验的模型箱，具体涉及一种可智能调控侧壁刚度的等效剪切梁模型箱系统。

背景技术

用振动台试验模拟半无限场地中地震动作用下土—结构的耦合动力响应，用于盛土的模型箱是必不可少的装置。实际地震作用下地层任意剖面的变形响应为剪应力竖向传播作用下的剪切梁。但是，模型箱侧壁使土体受到了边界约束作用，产生模型箱边界效应，导致此类试验结果与实际土体受力变形情况存在较大差异，在试验应用上具有一定局限性。

等效剪切梁模型箱是一种介于刚性和柔性箱之间的振动试验箱体，较大程度地克服了上述试验的问题，可模拟一定土质下地层剪切梁的变形响应特性，消除模型箱边界效应。经过多年的应用发展，尽管等效剪切梁模型箱试验性能得到了有效提升，但仍然存在一些缺陷。现国内外的等效剪切梁模型箱存在的不足之处主要有：

1.受限于振动试验台的尺寸及承重能力，模型箱尺寸太小，会对土中结构模型造成较大的边界效应影响。

2.由于地震动造成的土中剪切变形是随深度非线性变化的，常规等厚度橡胶层不能很好地模拟实际土中剪切应力的分布变化。

3.常规模型箱的侧壁刚度固定不可变，只能模拟一定土壤性质下的土体受力变形，无法针对不同土质及刚度下的土体进行试验模拟，以往需更换不同结构尺寸的模型箱，使用不方便且试验费用昂贵。

4.对于大能量激励的振动试验，固定刚度的模型箱无法满足土体的大范围动刚度变化要求，试验结果在一定时程内无法保证准确性。

基于上述现有等效剪切梁模型箱的缺陷，影响振动试验中实际土体-结构相互作用效果，可模拟的土体类别有限，需要对其进行改进，实现更高的技术经济效益。

发明内容

本发明的目的在于克服国内外现有等效剪切梁模型箱技术上的缺陷，提供一种适用于不同土质、大能量激励下的可调控侧壁刚度的等效剪切梁模型箱系统，本系统可以实现智能监测、反馈、调控模型箱侧壁刚度，以达到模型箱侧壁刚度与模型土体动态刚度一致性的试验效果。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：