大型土‑结相互作用试验箱的制作方法

本发明涉及土-结动力相互作用实验设备技术领域，具体是一种大型土-结相互作用试验箱。

背景技术：

在抗震试验中，必须设计一个容器来盛放土体使其保持一定的形状。由于原型土在地震作用下近似做剪切变形，理想的土体容器应该满足以下条件：既能正确模拟土体的边界条件，又能正确模拟土体的剪切变形。事实上，土箱边界对土体变形的限制、以及波的发射和散射都会对试验结果产生较大影响，即所谓的“模型箱效应”。而现有试验箱在制作完成后就不能改变其刚度，这就降低了试验箱在减小边界效应上的灵活性和适用性。因此，如何减小土箱边界的波动反射就成了试验的关键和难点。

技术实现要素：

本发明提出一种大型土-结相互作用试验箱，解决了现有技术中的试验箱在制作完成后就不能改变其刚度的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种大型土-结相互作用试验箱，包括底座，所述底座上设置有箱体，所述箱体包括若干层层叠设置的体框段，若干层所述体框段的顶端设置有一顶框段；

所述体框段为由一对相对的横梁和一对相对的纵梁依次连接围绕成的框体；所述体框段的横梁上方设置有滚动板，所述滚动板上设有可在滚动板上往复滚动的滚珠；

所述顶框段为由一对相对的横梁和一对相对的纵梁依次连接围绕成的框体；

所述箱体与所述底座形成容纳腔，所述容纳腔的内壁衬有防漏层；

所述纵梁的外表面设置有加强条，所述加强条上设置有若干螺孔；所述纵梁的外侧设置有竖直设置的圆钢杆，所述圆钢杆由固定条和螺栓螺合于所述螺孔内。

进一步地，所述横梁和纵梁为方形钢管。

进一步地，所述滚动板具有截面为三角形的凹槽，所述滚珠设于所述凹槽内。

进一步地，每个所述纵梁上的若干螺孔均匀排成一列；相邻两个所述纵梁上的螺孔等间距交替排列。

进一步地，所述固定条的中部压合在所述圆钢杆上，所述固定条的两端由螺栓螺合在所述螺孔内。

进一步地，所述圆钢杆的直径为25mm。

本发明的有益效果为：

本发明采用叠层设置，叠层框段之间通过滚珠实现相对位移；在箱体侧面布置圆钢杆，圆钢杆可拆卸并可以灵活改变安放位置，则可以通过选择不同数量、直径的圆钢杆及安放位置来实现改变箱体刚度的目的。由于圆钢杆在水平面内任意方向刚度相同，因此它可以为箱体提供在水平面内任意方向都相同的刚度。本发明既能完全保留试验箱的原有功能，又能灵活地改变箱体刚度来更好地解决箱体边界效应的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例的结构示意图；

图2是图1中实施例的侧向结构示意图；

图3是图1中A处的放大结构示意图；

图4是滚动板的俯视结构示意图；

图5是滚动板和滚珠的侧向剖视结构示意图。

其中：

1、底座；2、体框段；3、顶框段；4、横梁；5、纵梁；6、滚动板；7、滚珠；8、圆钢杆；9、固定条；10、加强条；11、螺孔；12、螺栓；13、吊环；14、凹槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图5所示，本实施例中的大型土-结相互作用试验箱，包括底座1，为了增加底座1强度，防止在吊装过程中出现危险情况，可以在底座1设置加强梁；所述底座1上设置有箱体，所述箱体包括若干层层叠设置的体框段2，若干层所述体框段2的顶端设置有一顶框段3。

其中，所述体框段2为由一对相对的横梁4和一对相对的纵梁5依次连接围绕成的框体；参见图3-图5，所述体框段2的横梁4上方设置有滚动板6，所述滚动板6上设有可在滚动板6上往复滚动的滚珠7。本实施例中，每个体框段2的横梁4上方设置有两个滚动板6，滚动板6为200mm×80mm×10mm的不锈钢垫板，所述滚动板6具有截面为三角形的凹槽14，所述滚珠7设于所述凹槽14内。

其中，所述顶框段3为由一对相对的横梁4和一对相对的纵梁5依次连接围绕成的框体。本实施例中，形成体框段2和顶框段3的横梁4和纵梁5为方形钢管，方形钢管的截面尺寸为100mm×100mm，壁厚3mm。

所述箱体与所述底座1形成容纳腔，所述容纳腔的内壁衬有防漏层(图中未示出)，本实施例中防漏层为2mm厚的橡胶垫，以防止试验箱内的土和水漏出。

参见图2，所述纵梁5的外表面设置有加强条10，所述加强条10上设置有若干螺孔11；所述纵梁5的外侧设置有竖直设置的圆钢杆8，所述圆钢杆8由固定条9和螺栓12螺合于所述螺孔11内。本实施例中，每个所述纵梁5上的若干螺孔11均匀排成一列；相邻两个所述纵梁5上的螺孔11等间距交替排列。所述固定条9的中部压合在所述圆钢杆8上，所述固定条9的两端由螺栓12螺合在所述螺孔11内。本实施例中，圆钢杆8的直径为25mm，各纵梁5间隔交替与同一根圆钢杆8连接，相邻的圆钢杆8分别与不同的纵梁5连接。

本实施例工作时，通过安装螺栓将试验箱的底座1固定在振动台台面上即可，在振动台的振动作用下，各框段之间可在滚珠7的滚动作用下产生相对位移，满足实验需要。为了方便试验箱的搬运，在底座1上设置吊环13，用于吊装搬运。

本实施例采用叠层设置，叠层框段之间通过滚珠7实现相对位移；在箱体侧面布置圆钢杆8，圆钢杆8可拆卸并可以灵活改变安放位置，则可以通过选择不同数量、直径的圆钢杆8及安放位置来实现改变箱体刚度的目的。由于圆钢杆8在水平面内任意方向刚度相同，因此它可以为箱体提供在水平面内任意方向都相同的刚度。本实施例既能完全保留试验箱的原有功能，又能灵活地改变箱体刚度来更好地解决箱体边界效应的问题。

本实施例通过改变在箱体侧面布置的圆钢杆8数量或直径来达到改变刚度的目的。在进行离心机振动台试验时，目前最先进的叠层试验箱是在进行不同试验时定制不同的橡胶垫来与箱体中的土体匹配，以减小箱体的边界效应。而定制这样一个橡胶垫的成本是每个几万元甚至十几万元，而本实施例在改变箱体刚度时使用的是圆钢杆8，可以采用钢筋，成本在一千元左右，极大的降低了制作试验箱的成本，同时又提高了试验结果的可靠性。

过去的土-结构动力相互作用振动台试验由于受到装土的箱体性质的限制，只能进行一个水平向或一个水平向+竖直向的振动台试验研究，这就使研究成果的适用性受到了极大的限制。而本实施例由于在箱体侧面采用圆钢杆8来为箱体提供刚度，这使得箱体在不同的平动方向上都具有相近的刚度，因此，这就使本试验箱满足了进行三维土-结构动力相互作用振动台试验的要求。这使振动台试验可以进行更多的、范围更广的土-结构动力相互作用研究，使研究成果能够解决更精确的反应土-结构动力相互作用原理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。