一种振动方向可调的土木工程结构抗震试验装置的制作方法

本实用新型涉及土木工程结构抗震试验设备技术领域，特别涉及一种振动方向可调的土木工程结构抗震试验装置。

背景技术：

中国土地面积广阔，地形地势多种多样，因此地震带非常的多，根据以往的经验，地震给人类造成的打击是毁灭性的，因此，现在的土木工程结构都带有抗震的功能，在制作土木工程结构后需要对其进行抗震检测试验，以此来估算当地震发生时，土木工程结构抗震的能力。

从空间上讲，地震时地面的运动可分解成六个分量，包括3个平动分量和3个转动分量，同时结构物在多维地震作用下表现为空间运动，这种空间的作用程度取决于结构物的不规则程度和整体性，即使是规则对称结构，由于材料、施工等方面的原因，结构在强震作用下进行振动也绝非规则对称，且不规则程度和整体性会随时间发生变化。从震害资料分析表明：双向水平地震的作用将使不规则结构的扭转效应进一步加剧，因此仅仅研究单个分量的震动输入是不够的。

目前，对地震荷载模拟的实现方式主要是建立大型振动台的试验室，这种方式原理比较复杂、建设投资昂贵，并且试验台的振动方向多是单一方向或水平方向和竖直方向的组合，振动方向无法调节，灵活多变性较差。

技术实现要素：

鉴于上述背景技术中提出的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种振动方向可调的土木工程结构抗震试验装置，以解决现有土木工程结构抗震试验台输入方式单一、结构复杂、成本较高、振动方向无法调节，灵活多变性较差的问题。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种振动方向可调的土木工程结构抗震试验装置，包括基座和抗震试验台，所述抗震试验台包括从下到上依次平行设置的平台一、平台二、平台三和平台四，所述平台一的下表面与所述基座的上表面固定连接；所述平台一的上表面设有第一水平导轨，所述平台二设在所述第一水平导轨上，所述平台二连接有第一驱动机构，以驱动平台二沿第一水平导轨运动；

所述平台二的上表面设有第二水平导轨，所述平台三设在所述第二水平导轨上，所述第二水平导轨的下端中部与所述平台二转动连接，所述第二水平导轨的上端中部与所述平台三转动连接，所述第二水平导轨的两端通过可拆卸连接件与所述平台二形成稳定连接；

所述平台三的上端中部设有竖向连接柱，所述平台四设在所述竖向连接柱上，所述竖向连接柱连接有第二驱动机构，以驱动平台三和平台四沿第二水平导轨运动；所述第二驱动机构包括激振杆、第二激振器和第二安装座，所述激振杆的一端套在所述竖向连接柱外侧并与所述竖向连接柱形成转动连接，所述激振杆远离所述竖向连接柱的一端与所述第二激振器的动力输出轴连接，所述第二激振器安装在所述第二安装座上；

所述抗震试验台的外侧与所述竖向连接柱同轴设置有环形导轨，所述环形导轨的下端与所述基座连接，所述环形导轨上安装有环形转盘，所述环形转盘与所述环形导轨转动配合，所述第二安装座安装在所述环形转盘上部。

进一步地：所述第一水平导轨包括第一导向构件和第一滑动构件，所述第一导向构件的下端与所述平台一的上表面固定连接，所述第一滑动构件的上端与所述平台二的下表面固定连接；所述第一导向构件的上端连接有第一滑块，所述第一滑动构件的下部设有与所述第一滑块配合的第一滑槽，所述第一滑块安装在所述第一滑槽内并与第一滑槽滑动配合。

进一步地：所述第一驱动机构包括第一激振器和第一安装座，所述第一激振器的动力输出轴与所述平台二连接，所述第一激振器安装在所述第一安装座上，所述第一安装座的底部与所述基座的上表面固定连接。

进一步地：所述第二水平导轨包括第二导向构件和第二滑动构件，所述第二导向构件的下端中部竖向设有连接头一，所述连接头一与所述平台二转动连接，所述第二滑动构件的上端中部与所述连接头一同轴设置有连接头二，所述连接头二与所述平台三转动连接；所述第二导向构件的上端连接有第二滑块，所述第二滑动构件的下部设有与所述第二滑块配合的第二滑槽，所述第二滑块安装在所述第二滑槽内并与第二滑槽滑动配合。

进一步地：所述第二导向构件下端的两侧均设有翼板，所述翼板的两端均设有带内螺纹的连接孔，所述平台二上呈环形阵列分布有若干与所述连接孔配合的定位孔，所述可拆卸连接件为与所述连接孔和定位孔适配的螺栓，所述第二导向构件通过螺纹连接于所述连接孔和定位孔的螺栓与所述平台二形成稳定连接。

进一步地：所述平台四上均匀分布有若干带内螺纹的安装孔。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

其一、本实用新型可输入两个水平方向的振动荷载，可近似的模拟地震荷载作用下结构物的地震反应，可为结构物的抗震、减震、隔震研究提供帮助，解决了现有土木工程结构抗震试验台输入方式单一的问题。

其二、本实用新型的第一水平导轨和第二水平导轨起到了支撑和导向的作用，通过调节第二水平导轨在平台二上的固定位置，可使得第二水平导轨与第一水平导轨的夹角发生改变，当第一驱动机构和第二驱动机构开启时，两个方向上的振动荷载形成不同的夹角，实现了不同角度的两个荷载方向输入，振动荷载的组合方式多样，解决了现有土木工程结构抗震试验台振动方向无法调节，灵活多变性较差的问题。

其三、本实用新型可运用到研究土体在两个水平方向的振动特性研究，可为饱和土体液化特征研究提供了很好的设备基础，对复合地基加载可研究其双向动荷载作用下的动力特性。

其四、本实用新型结构原理简单，在室内外都可以操作，各部件容易取得，造价较低，比较经济，适合推广使用。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是图1中A处的放大图；

图3是本实用新型中抗震试验台的整体结构示意图；

图4是图3的分解图；

图5是本实用新型的局部剖视图；

图6是本实用新型的俯视图(撤去平台四)；

图7是本实用新型中基座与环形转盘的纵向剖视图。

图中：1、基座；11、环形导轨；111、环形导向槽；12、环形转盘；121、限位环；2、平台一；3、平台二；31、定位孔；4、平台三；41、竖向连接柱；5、平台四；51、安装孔；6、第一水平导轨；61、第一导向构件；62、第一滑动构件；63、第一滑块；64、第一滑槽；65、限位挡沿一；7、第二水平导轨；71、第二导向构件；72、第二滑动构件；73、第二滑块；74、第二滑槽；741、限位挡沿二；75、翼板；76、连接孔；77、可拆卸连接件；78、连接头一；79、连接头二；8、第一驱动机构；81、第一激振器；82、第一安装座；9、第二驱动机构；91、激振杆；92、第二激振器；93、第二安装座。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“水平”、“竖直”并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例：

一种振动方向可调的土木工程结构抗震试验装置，如图1至图7所示，包括基座1和抗震试验台，抗震试验台包括从下到上依次平行设置的平台一2、平台二3、平台三4和平台四5，平台一2的下表面与基座1的上表面固定连接；平台一2的上表面设有第一水平导轨6，平台二3设在第一水平导轨6上，平台二3连接有第一驱动机构8，以驱动平台二3沿第一水平导轨6运动。

具体地，第一水平导轨6包括第一导向构件61和第一滑动构件62，第一导向构件61的下端与平台一2的上表面固定连接，第一滑动构件62的上端与平台二3的下表面固定连接；第一导向构件61的上端连接有第一滑块63，第一滑动构件62的下部设有与第一滑块63配合的第一滑槽64，第一滑块63安装在第一滑槽64内并与第一滑槽64滑动配合。

优选地，第一滑槽64的两侧设有限位挡沿一65，以避免第一滑块63从第一滑槽64内脱出。

第一驱动机构8包括第一激振器81和第一安装座82，第一激振器81的动力输出轴与平台二3连接，第一激振器81安装在第一安装座82上，第一安装座82的底部与基座1的上表面固定连接。

平台二3的上表面设有第二水平导轨7，平台三4设在第二水平导轨7上，第二水平导轨7的下端中部与平台二3转动连接，第二水平导轨7的上端中部与平台三4转动连接，第二水平导轨7的两端通过可拆卸连接件77与平台二3形成稳定连接。

具体地，第二水平导轨7包括第二导向构件71和第二滑动构件72，第二导向构件71的下端中部竖向设有连接头一78，连接头一78与平台二3转动连接，第二滑动构件72的上端中部与连接头一78同轴设置有连接头二79，连接头二79与平台三4转动连接；第二导向构件71的上端连接有第二滑块73，第二滑动构件72的下部设有与第二滑块73配合的第二滑槽74，第二滑块73安装在第二滑槽74内并与第二滑槽74滑动配合。

优选地，第二滑槽74的两侧设有限位挡沿二741，以避免第二滑块73从第二滑槽74内脱出。

第二导向构件71下端的两侧均设有翼板75，翼板75的两端均设有带内螺纹的连接孔76，平台二3上呈环形阵列分布有若干与所述连接孔76配合的定位孔31，第二导向构件71通过螺纹连接于连接孔76和定位孔31的螺栓与平台二3形成稳定连接。

平台三4的上端中部设有竖向连接柱41，平台四5设在竖向连接柱41上，竖向连接柱41连接有第二驱动机构9，以驱动平台三4和平台四5沿第二水平导轨7运动；第二驱动机构9包括激振杆91、第二激振器92和第二安装座93，激振杆91的一端套在竖向连接柱41外侧并与竖向连接柱41形成转动连接，激振杆91远离竖向连接柱41的一端与第二激振器92的动力输出轴连接，第二激振器92安装在第二安装座93上。

抗震试验台的外侧与竖向连接柱41同轴设置有环形导轨11，环形导轨11的下端与基座1连接，环形导轨11上安装有环形转盘12，环形转盘12与环形导轨11转动配合，第二安装座93安装在环形转盘12上部。

具体地，环形导轨11上设有环形导向槽111，环形转盘12的下部连接有与所述环形导向槽111配合的限位环121，限位环121安装在环形导向槽111内并与环形导向槽111转动配合。

优选地，平台四5上均匀分布有若干带内螺纹的安装孔51，以方便将抗震试验构件安装在平台四5上。

具体地，所述安装孔51在平台四5上呈矩形阵列分布。

使用方式：使用时，将螺栓螺纹连接于连接孔76和定位孔31，使得第二水平导轨7与平台二3固定，通过转动环形转盘12调节第二激振器92的位置，将激振杆91调至与第二水平导轨7平行，启动第一激振器81和第二激振器92，平台二3在第一水平导轨6的方向上运动，平台三4和平台四5在第二水平导轨7的方向上运动，通过调节螺栓的固定位置，使得第二水平导轨7与第一水平导轨6形成不同的夹角，两个方向上的振动荷载形成不同的夹角，实现了不同角度的两个荷载方向输入，振动荷载的组合方式多样，解决了现有土木工程结构抗震试验台振动方向无法调节，灵活多变性较差的问题。

上述实施例仅仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。