一种新型的测试桩土动力相互作用的层叠剪切模型箱的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于土木工程的模型箱技术领域，具体涉及一种新型的测试粧土动力相互作用的层叠剪切模型箱。
【背景技术】
[0002]自从我国引进预应力混凝土管粧并大量地使用以来，每年不但节约了大量的各种建筑材料、能源以及资金，而且大大的缩短工程建设周期。管粧是建筑物的常用基础形式，主要用作建筑物的抗压、抗拔和抗水平力等。由于高强预应力混凝土管粧所消耗的建筑材料少，工厂化生产效率高，成粧质量好、强度高、耐施打等优点。因此，近年来随着世界经济建设的迅速发展，节能环保概念的提出，以及建筑地基基础抗震设计要求的提高，国外越来越多的工程项目采用PHC管粧基础，且正朝着高承载力的大直径(Φ 800mm以上)、薄壁(无损害施工方法支持)、超高强度(混凝土强度等级C105、C123)、无焊接接头预应力混凝土管粧方向发展。经调查分析，我国南方地区的管粧基础的应用已经占到粧基础的70%?80%，然而，高层建筑的基础形式仍以不安全、施工污染环境且造价高的灌注粧为主，这说明开发应用管粧基础在我国高层建筑粧基础领域具有非常大的发展空间。但是，管粧属薄壁混凝土杆件，抵抗地震动力产生的剪切和弯曲荷载能力较差，在上部建筑结构重力荷载和地震水平力共同作用下很容易产生破坏。在2008年汶川大地震发生后，我国加强了对建筑基础结构的地震震害性关注，特别是软土和易液化砂土地基中大量采用的管粧基础在地震中的表现性状及粧身抗震构造措施方面越来越引起重视。
[0003]通常自然条件下，工程场地是半无限体，土体是没有边界约束的，但在实际粧土相互作用的振动台模型试验中，只能用有限尺寸的模型箱来盛放土体，由于模型箱的容积、土体与箱体之间存在着波动反射效应，以及振动台各种技术参数的限制，必须对模型箱的边界进行处理来模拟地基土的半无限性。常用的模型箱主要有3种:刚性模型箱、圆筒形柔性模型箱和叠层剪切模型箱。其中，刚性模型箱是用木板或钢板制作侧壁并分别加木条或角钢支撑，由于箱壁刚度很大，需在箱内壁上衬海面、聚苯乙烯泡沫、棉花等柔性材料来吸收抵达侧边界的能量，但是，很难选择薄厚、刚柔都合适的侧壁柔性材料，柔性材料设置的过柔将会导致土体发生的是弯曲变形而不是剪切变形，太刚则会导致反射波太强，性能不稳定，甚至会产生副作用。圆筒形柔性土箱包括一块围成圆筒形的橡胶膜，上端由钢圆环固定，下端固定在基底钢板上，外包纤维带或钢丝，它允许容器内的模型土发生多方向平动的剪切变形，橡胶膜外包纤维带或钢丝提供径向刚度，柔性容器的外包纤维带的间距对试验结果的影响很大，间距过小，则侧壁刚度很大，难以提供剪切变形；间距过大，则在振动时土体向外膨胀，导致土体约束压力的释放，同时土层可能发生弯曲变形。目前，叠层剪切土箱是国内外比较常用的一种，它是由多层刚性框架由下至上叠合而成，通过放置轴承或滚珠来实现层间的剪切运动。在大振情况下，模型箱侧向边界效应仍然存在。此外，大部分剪切模型箱通过在箱的两端设置固定钢挡板，以限制剪切箱垂直方向的变形、平面扭转变形、以及过度的剪切变形，这不但增加了模型箱的质量，加大了振动台的负担，而且造成振动试验时叠层框架与挡板之间的激烈碰撞。为了较真实地模拟天然土层的地震响应，成功地获得可信的试验数据，设计一种箱体结实可靠、刚度大、质量轻，能较好的减小“箱壁边界效应”影响的叠层剪切模型箱是亟待解决的问题。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是为了解决现有振动台试验剪切模型箱与钢挡板碰撞影响，土与箱壁之间反射波效应大的技术问题，提供一种结实可靠、刚度大、质量轻、模型箱效应小的新型的测试粧土动力相互作用的层叠剪切模型箱。
[0005]为了解决上述问题，本实用新型按以下技术方案予以实现的:
[0006]本实用新型所述新型的测试粧土动力相互作用的层叠剪切模型箱，包括钢底板、设置在钢底板上的若干相互层叠的框架，还包括用于限制所述框架相互滑移距离的限位机构，所述框架为方形的封闭式框架；相邻两个框架之间设置有导向滑槽，所述导向滑槽上设置有滚珠；所述限位机构包括一个或以上的用于限制所述框架横向滑移的限位钢支架和用于限制所述框架纵向滑动的纵向限位部。
[0007]进一步地所述纵向限位部包括所述间隔设置在限位钢支架上的若干螺栓孔，所述螺栓孔上设置有定位螺钉，所述框架上与所述定位螺钉位置对应的定位槽。
[0008]进一步地所述纵向限位部包括间隔设置在限位钢支架上的若干限位槽，所述限位槽上设置有轴承螺栓，所述轴承螺栓的头部设置在相邻框架之间的导向滑槽中，所述轴承螺栓的螺柱设置在所述限位槽中。
[0009]进一步地，所述框架为空心的箱形钢材制作而成。
[0010]进一步地，所述框架通过焊接形成封闭结构。
[0011]进一步地，所述钢底板上设置有排水孔。
[0012]进一步地，所述钢底板上设置有若干定位螺栓孔，用于与振动平台连接固定。
[0013]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0014]本实用新型通过层叠的若干框架组成箱体，层层之间采用滚珠与钢支架弹性约束系统或轴承与钢支架弹性约束系统，框架可在水平方向上滑动，能最大程度的实现土体在动荷载作用下的自由剪切变形模拟，为取得可信的试验数据创造条件。
【附图说明】
[0015]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细的说明，其中:
[0016]图1是本实用新型所述新型的测试粧土动力相互作用的层叠剪切模型箱的结构示意图；
[0017]图2是本实用新型所述钢底板的结构示意图；
[0018]图3是本实用新型所述的定位槽的结构示意图。
[0019]图中:1-模型箱，2-钢底板，21-排水孔，3-框架，31-定位槽，32-滚珠，4-限位钢支架，5-定位螺钉。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0021]实施例一
[0022]如图1?图2所示，本实用新型所述新型的测试粧土体动力相互作用的层叠剪切模型箱1，包括钢底板2、设置在钢底板2上的若干相互层叠的框架3、用于限制所述框架3滑移距离的限位机构，所述框架3为方形的封闭式框架，相邻两个框架3之间设置有导向滑槽，所述导向滑槽上设置有滚珠32。
[0023]所述框架3由空心的箱形钢材制作而成，其通过焊接形成封闭结构。
[0024]所述限位机构包括一个或以上的用于限制所述框架3横向滑移的限位钢支架4，所述限位钢支架4上设置有若干间隔设置的螺栓孔，所述螺栓孔上设置有定位螺钉5，所述框架3上与所述定位螺钉5对应的定位槽31。
[0025]所述钢底板2上设置有若干排水孔21和若干定位螺栓孔22，用于与振动台连接固定。
[0026]实施例二
[0027]本实施例所述新型的测试粧土动力相互作用的层叠剪切模型箱，除了滚珠和限位机构外，其它的结构和工作原理与实施例一相同，所述限位机构包括一个或以上的用于限制所述框架横向滑移的限位钢支架4，所述限位钢支架4上设置有若干间隔设置的限位槽，所述限位槽上设置有轴承螺栓，所述轴承螺栓的轴承设置在相邻框架3之间的导向滑槽中，所述轴承螺栓的轴承可沿振动剪切方向滑动，所述轴承螺栓的螺柱设置在所述限位槽中。
[0028]本实用新型采用层叠的框架形成试验箱体，相邻框架在地震力的作用下作相对滑移运动，层层之间采用滚珠与钢支架弹性约束系统或轴承与钢支架弹性约束系统，有效地减小了模型箱框架的摩擦，箱壁的反射波效应，可最大程度的模拟天然地基土层的地震响应，为粧土动力相互作用研宄及其它结构与土的地震动力试验研宄提供了性能稳定、良好的试验装置。
[0029]本实施例所述新型的测试粧土动力相互作用的层叠剪切模型箱的其它结构参见现有技术。
[0030]以上所述，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，故凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种新型的测试粧土动力相互作用的层叠剪切模型箱，包括钢底板、设置在钢底板上的若干相互层叠的框架，其特征在于:还包括用于限制所述框架相互滑移距离的限位机构，所述框架为方形的封闭式框架；相邻两个框架之间设置有导向滑槽，所述导向滑槽上设置有滚珠；所述限位机构包括一个或以上的用于限制所述框架横向滑移的限位钢支架和用于限制所述框架纵向滑动的纵向限位部。
2.根据权利要求1所述新型的测试粧土动力相互作用的层叠剪切模型箱，其特征在于:所述纵向限位部包括所述间隔设置在限位钢支架上的若干螺栓孔，所述螺栓孔上设置有定位螺钉，所述框架上与所述定位螺钉位置对应的定位槽。
3.根据权利要求1所述新型的测试粧土动力相互作用的层叠剪切模型箱，其特征在于:所述纵向限位部包括间隔设置在限位钢支架上的若干限位槽，所述限位槽上设置有轴承螺栓，所述轴承螺栓的头部设置在相邻框架之间的导向滑槽中，所述轴承螺栓的螺柱设置在所述限位槽中。
4.根据权利要求1所述新型的测试粧土动力相互作用的层叠剪切模型箱，其特征在于:所述框架由空心的箱形钢材制作而成。
5.根据权利要求4所述新型的测试粧土动力相互作用的层叠剪切模型箱，其特征在于:所述框架通过焊接形成封闭结构。
6.根据权利要求1所述新型的测试粧土动力相互作用的层叠剪切模型箱，其特征在于:所述钢底板上设置有排水孔。
7.根据权利要求1所述新型的测试粧土动力相互作用的层叠剪切模型箱，其特征在于:所述钢底板上设置有若干定位螺栓孔。
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型的测试桩土动力相互作用的层叠剪切模型箱，包括钢底板、设置在钢底板上的若干相互层叠的框架，还包括用于限制所述框架相互滑移距离的限位机构，所述框架为方形的封闭式框架；相邻两个框架之间设置有导向滑槽，所述导向滑槽上设置有滚珠；所述限位机构包括一个或以上的用于限制所述框架横向滑移的限位钢支架和用于限制所述框架纵向滑动的纵向限位部。框架本实用新型能较好地消除模型箱壁的反射波效应，叠层框架之间的摩擦效应，有效地模拟天然地基土层的地震响应，为桩土动力相互作用研究及其它结构与土的地震动力试验研究提供了性能稳定、良好的试验装置。
【IPC分类】G01N3-02
【公开号】CN204286919
【申请号】CN201420700524
【发明人】戚玉亮
【申请人】戚玉亮
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月20日