专利名称：悬挂式多维输入水平多向剪切模型箱装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于土木工程技术领域，涉及一种用于地下结构振动台试验的悬挂式层状多向剪切模型箱装置。
背景技术：
在实际的结构-地基动力相互作用的情况下，地基是没有边界的，但在振动台试验中，只能用有限尺寸的模型箱来装模型土。这样，由于土和箱体界面上的波动反射以及土-模型箱体系与实际地基振动形态的差异给试验结果带来一定的误差，即“模型箱效应”。为了消除模型箱效应，将模型箱设计成单向或双向层状剪切模型箱，使模型箱在地震作用下能够进行层状剪切变形，双向层状剪切模型箱在输入另一方向的地震动时，必须重新安装滑槽内滚珠。这两种模型箱都不能同时输入多维地震动，更难以满足振动台阵复杂地震动输入的需求。柔性模型箱虽然能满足多维地震动输入的要求，但不能控制侧向刚度，试验中土体拱效应明显。发明专利《用于地下结构振动台试验的悬挂式层状多向剪切模型装置》(ZL201020136580.4)公开了一种多层的柔性模型实验箱，既消除了“模型箱效应”，又可实现模型箱内模型土水平方向剪切。但该装置不能消除竖向地震激励对模型箱-模型土体系竖向振动特性的影响，也不能克服模型箱的竖向惯性作用；并且，该装置中的悬挂支架刚性不足，仍然对实验造成一些误差。而对于现有的的模型箱，在输入竖向地震激励时候，不能有效消除竖向地震激励对模型箱-模型土体系竖向振动特性的影响和模型箱的竖向惯性作用，对模型土振动特性的影响很大。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种提高悬挂支架刚性强度并利用隔振支座消除对模型土垂直方向影响的悬挂式多维输入水平多向剪切模型箱装置，以克服上述现有实验箱的不足。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是设计一种悬挂式多维输入水平多向剪切模型箱装置，由刚性悬挂支架、刚性底板、模型箱体组成，所述模型箱体由十层以上的层面结构及梁架组成，层面结构为刚性且轻质，其平面形状为任意且相同，各层面结构垂直等间距平行排列，由膜或者索串接，且膜或者索悬挂于刚性梁架上，该刚性梁架架设在所述刚性悬挂支架上；所述刚性底板与所述刚性悬挂支架固定连接且与振动台面连接在一起；所述梁架通过均勻布置的三只以上的万向脚轮或万向节架在所述悬挂支架上；所述刚性悬挂支架为刚性围墙，其顶部与所述万向脚轮或万向节的连接处设置竖向隔振支座和高度调节机构。所述层面结构为平面结构的铝合金框架或者薄壁型钢框架。其中铝合金框架可以为中空铝合金封闭圆环。这种中空铝合金封闭圆环如果用膜来连接的话，可以采用沿中空铝合金封闭圆环均勻布置的六条以上的PVC膜带的形式；如果用索来连接的话，可以采用沿中空铝合金封闭圆环均勻布置的六条以上的钢索。[0006]所述悬挂支架为环形围墙结构，所述高度调节机构为设置在悬挂支架顶端的高度可调节螺栓。本实用新型具有以下有益效果及优点与现有的抗震模型实验箱比，本实用新型中的悬挂支架为稳固的刚性墙，并且采用竖向隔振支座和万向轮，不仅极大限度地消除了模型箱体在各个方向的惯性作用，而且大大削弱了竖向地震激励对模型箱-模型土体系竖向振动特性的影响，可以测试垂直方向的振动情况，实现了三维方向的振动测试模型箱。本实用新型中的模型箱能使其内的模型土体基本不受模型箱的影响，使得试验模型体系频率所受外界的影响得到改善，使测得的数据更加准确。
图1至图3为悬挂式多维输入水平多向剪切模型箱装置的一个实施例的结构示意图，此实施例可用于多维地震输入，其中图1为实施例中模型箱装置俯视图；图2为实施例中模型箱装置正视图；图3为实施例中模型箱装置的悬挂支架与实验箱连接部位的示意图；图中，1、钢梁2、脚轮3、竖向隔振支座4、高度可调节螺栓5刚性围墙6、中空封闭铝合金框架7、刚性底板8、柔性索或膜带9、钢垫板
具体实施方式
以下结合附图通过实施例进一步说明本实用新型。本实施例中的实验箱采用由圆环形的中空铝合金封闭框架6构成的层面结构。如图1所示，铝合金框直径4. 2米，装置总高2. 3米，适用于多维地震同时输入，模型箱体由十九层中空铝合金封闭框架6组成，各层中空铝合金封闭框架6通过十二条柔性索或膜带8至下而上连接而成，如图2所示。模型箱外围设置与刚性底板固定连接的刚性围墙5，刚性围墙5采用型钢焊接而成，其顶部设置钢垫板9 (如图3)，并放置竖向隔振支座3，在钢垫板9与竖向隔振支座3之间设置高度可调节螺栓4，本实施例中每四个高度可调节螺栓4作为一组，共六组，均勻分布在梁架下，同时六个竖向隔振支座3放置在每组高度可调节螺栓4上面，在每个竖向隔振支座3上面分别放置脚轮2，在脚轮2上面放置钢梁1，并与钢梁1固定，钢梁1为环形，作为悬挂模型箱的梁架。制作模型箱时，应使各层铝合金封闭框架6水平，并通过高度可调节螺栓5确保六个脚轮2处在同一水平面上。在进行振动台试验时，刚性底板7固定在振动台上，地震动可以沿模型箱的任意方向输入。
权利要求1.悬挂式多维输入水平多向剪切模型箱装置，由刚性悬挂支架、刚性底板、模型箱体组成，所述模型箱体由十层以上的层面结构及梁架组成，层面结构为刚性且轻质，其平面形状为任意且相同，各层面结构垂直等间距平行排列，由膜或者索串接，且膜或者索悬挂于刚性梁架上，该刚性梁架架设在所述刚性悬挂支架上；其特征在于所述刚性底板与所述刚性悬挂支架固定连接且与振动台面连接在一起；所述梁架通过均勻布置的三只以上的万向脚轮或万向节架在所述悬挂支架上；所述刚性悬挂支架为刚性围墙，其顶部与所述万向脚轮或万向节的连接处设置竖向隔振支座和高度调节机构。
2.如权利要求1所述的悬挂式多维输入水平多向剪切模型箱装置，其特征在于所述层面结构为平面结构的铝合金框架或者薄壁型钢框架。
3.如权利要求2所述的悬挂式多维输入水平多向剪切模型箱装置，其特征在于所述铝合金框架为中空铝合金封闭圆环。
4.如权利要求3所述的悬挂式多维输入水平多向剪切模型箱装置，其特征在于所述膜为沿中空铝合金封闭圆环均勻布置的六条以上的PVC膜带。
5.如权利要求3所述的悬挂式多维输入水平多向剪切模型箱装置，其特征在于所述索为沿中空铝合金封闭圆环均勻布置的六条以上的钢索。
6.如权利要求1-5中任一项所述的悬挂式多维输入水平多向剪切模型箱装置，其特征在于所述悬挂支架为环形围墙结构，所述高度调节机构为设置在悬挂支架顶端的高度可调节螺栓。
专利摘要悬挂式多维输入水平多向剪切模型箱装置属于土木工程技术领域。本实用新型由刚性悬挂支架、刚性底板和顶部由悬挂支架吊起且悬于刚性底板上的模型箱体组成，所述模型箱体由十层以上的层面结构及梁架组成，层面结构为刚性且轻质，其平面形状为任意且相同，各层面结构垂直等间距平行排列，由膜或者索串接，且膜或者索悬挂于刚性梁架上；刚性底板与刚性悬挂支架固定连接且与振动台面连接在一起；所述梁架通过万向脚轮或万向节架设在所述悬挂支架上；所述悬挂支架为刚性围墙，且与刚性底板固定连接，其顶部设置竖向隔振支座和高度调节机构。本实用新型减小了模型箱对模型土的干扰，而且可以测试垂直方向的振动情况，实现了三维方向的振动测试模型箱。
文档编号E02D33/00GK202324015SQ20112044032
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月8日 优先权日2011年11月8日
发明者李霞, 杜修力 申请人:北京工业大学