[发明专利]可调整激振输入方向的桥梁模型振动台试验装置及方法

说明书

本发明涉及一种可调整激振输入方向的桥梁模型振动台试验装置及方法，包括底板和固定连接在底板上侧的固定盘，所述固定盘上方设有模型筒，所述模型筒底部固定连接有能相对固定盘转动的活动盘；所述模型筒内设有连接在活动盘上的桥梁模型装置。本发明可调整激振输入方向的桥梁模型振动台试验装置设计合理，使用方便，易于操作，可在振动台试验过程中调整振动方向，分析不同振动方向对结构动力特性的影响，实现包括横桥向和纵桥向在内的多角度振动输入。

技术领域

本发明涉及岩土-桥梁工程试验设备领域，特别是一种可调整激振输入方向的桥梁模型振动台试验装置及方法。

背景技术

在岩土工程领域，振动台模型试验装置主要用于各种地震工程力学的基础性理论研究、各类建筑结构、大跨悬索桥、斜拉桥、高架桥、立交桥、轻轨高架等公路及铁路桥的整体抗震研究、运输模拟研究等等，根据研究对象、土层性质及抗震设防烈度的要求，对结构输入不同幅值的地震波（包括F.G波、人工波等），为原型结构动力特性研究和理论验证提供可靠的试验手段。

受限于模型箱构造限制，常规的振动台桥梁桩基模型试验装置往往只能对试验对象进行横桥向和纵桥向振动，当实际地震波振动方向与试验对象呈一定角度时，分析振动方向对研究对象的频谱及动力特性就十分困难。因此，若要研制出一款可灵活调整激振输入方向的振动台模型试验装置则至少需要克服以下几个问题：模型试验装置需要能够在试验的全过程中自由灵活地调整激振输入方向，且在上覆土地震惯性力作用下试验装置不易变形及损坏；由于振动台模型试验装置体量的特殊性，这使得试验有一定的操作难度，需要稳定的限位机构来实现方向调整与锁定。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种使用方便，易于操作的可调整激振输入方向的桥梁模型振动台试验装置及方法，可在振动台试验过程中调整振动方向，分析不同振动方向对结构动力特性的影响。

本发明采用以下方案实现：一种可调整激振输入方向的桥梁模型振动台试验装置，包括底板和固定连接在底板上侧的固定盘，所述固定盘上方设有模型筒，所述模型筒底部固定连接有能相对固定盘转动的活动盘；所述模型筒内设有连接在活动盘上的桥梁模型装置。

进一步的，所述桥梁模型装置包括有上往下依次设置的围栏模型、桥面模型、桥墩模型、承台模型和桩基模型，模型筒内底部填充有实验用土，桩基模型下端埋入实验用土中；所述活动盘底部分布有第一螺栓孔，桩基模型下端套设有套箍，所述套箍下端固连有通过螺栓固定连接于活动盘上的法兰盘。

进一步的，所述固定盘上侧面设置有两圈直径一大一小且同心的下V形槽，所述活动盘下侧面设置有两圈与两下V形槽位置对应的上V形槽，位置对应的上、下V形槽之间设置有不锈钢珠。

进一步的，所述活动盘和固定盘直径相同且大于模型筒下端直径，模型筒下端外侧部和活动盘边缘部之间焊接有若干沿周向均布的梯形肋板。

进一步的，所述活动盘和固定盘边缘部之间可拆连接有用以限制活动盘转动的限位插销，活动盘和固定盘边缘部上分别设置有沿等径圆周均布用以插接限位插销的销孔。

本发明另一技术方案：一种如上所述可调整激振输入方向的桥梁模型振动台试验装置的试验方法，包括以下步骤：

（1）将试验装置放置在振动台系统上，拔出限位插销，通过转动模型筒调整好振动方向，插入限位插销锁定模型筒的角度位置；

（2）布置用以采集信息的传感器，启动振动台系统，进行试验并采集数据；

（3）振动完成后，拔出限位插销，转动模型筒至下一个需要的角度位置，然后插入限位插销，启动振动台系统，进行试验并采集数据

（4）重复上述步骤（3），直至完成所有振动方向的试验。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明可调整激振输入方向的桥梁模型振动台试验装置设计合理，使用方便，易于操作，可在振动台试验过程中调整振动方向，分析不同振动方向对结构动力特性的影响，实现包括横桥向和纵桥向在内的多角度振动输入。