适用于振动台的多点地震动试验刚度阻尼可调边界系统的制作方法

本实用新型涉及地震试验装置技术领域，更具体的说，涉及一种结构地震模拟振动台的人工边界装置。

背景技术：

目前用于结构地震试验的地震振动台一般采用机械式、电磁式和伺服液压式，但是这些地震模拟平台往往是针对小型结构的地震振动模拟。对于大跨结构的地震反应分析，需要顾及地震传播过程中的行波效应、相干效应和局部场地效应等，所以必须考虑地震动的时间和空间变化，于是大跨结构是多维多点的地震动激励。然而在多点地震动试验中，现有的地震振动台往往是多维一致激励，不能用于大跨结构的地震振动模拟分析，当前如何实现让大跨结构的地震动模拟最接近真实的地震活动是需要解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种适用于振动台的多点地震动试验刚度阻尼可调边界系统，该装置主要实现多向的刚度和阻尼可调的功能，从而进行分布式的人工边界模拟，解决振动台适用于大跨结构的多点地震动试验问题。技术方案如下：

一种适用于振动台的多点地震动试验刚度阻尼可调边界系统，包括导力装置、电流变液、刚度控制装置、阻尼控制装置、正、负极板和防渗篷布,其特征在于，

所述导力装置为下部开口的筒状结构，包括导力器、接触筒、水平导力板和竖直导力板；导力器包括导力器盖、导力器外壁和固定于其内的下面开口的导力器内壁，所述水平导力板和所述竖直导力板都固接于导力器外壁；所述接触筒置于导力器内壁里；

所述的刚度控制装置为筒状结构，置于接触筒内，包括刚度控制器、片状环向弹簧和碟形弹簧；刚度控制器为筒状结构，包括位于中部的控制轴、顶部、侧壁以及位于下部并与控制轴固定连接的调节器，在刚度控制器顶部开设有出口，在侧壁上也开设有狭长的出口，所述片状环向弹簧和所述碟形弹簧一端置于所述刚度控制器内，分别连接到控制轴的侧向及上部，另一端分别由所述刚度控制器的侧壁以及顶部开设的出口穿出，环绕所述刚度控制器的侧壁及置于所述刚度控制器顶上；同时所述片状环向弹簧的外端部固接在所述接触筒内壁；通过旋转所述刚度控制器底部的调节器，将部分所述片状环向弹簧和部分所述碟形弹簧旋入并压缩于所述刚度控制器内，在控制轴的下部设置有防渗轴承；

所述防渗蓬布闭合式的固接在所述导力装置下部和刚度控制器内部，防渗蓬布与防渗轴承的外周边密封连接，并与导力器内壁的内周边密封连接，电流变液位于由导力器内壁和防渗蓬布围成的腔体内；

所述的刚度控制装置位于防渗轴承上部部分置于所述导力装置内，并沉浸在电流变液中，位于防渗轴承下部部分由所述导力装置下部开口穿出；

在所述导力器内壁的两侧各留有一块容置空间，用于容纳正、负极板；阻尼控制装置，用于调节加载在正、负极板上的电压的大小。

优选地，所述水平导力板沿所述导力器纵向分布，水平嵌套并固接在所述导力器外壁；

所述竖直导力板沿所述导力器外壁呈十字分布，竖向嵌合并固接在所述水平导力板层间。

所述的导力器外壁截面是圆形，导力器内壁截面是正方形。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

一)通过控制刚度控制装置底部的调节器，将部分片状环向弹簧和碟形弹簧旋入并压缩于片状刚度控制器和碟形刚度控制器内，以此改变外部弹簧的长度，实现多向的刚度可调功能。

二)通过调节调压器，改变电场强度同时改变电流变液的粘性，由此实现多向阻尼系数可控的功能。

三)该装置设计能够同时调节多向刚度和阻尼，并且制作简单，可以应用在多点地震动试验进行人工边界的模拟。

附图说明

图1为本装置组合正视图。

图2为本装置组合俯视图。

图3为本装置拆分三维示意图。

图中：1、导力装置；101、导力器盖；102、接触筒；103、导力器；1031、导力器内壁；1032、导力器外壁；104、竖直导力板；105、水平导力板；106、容置空间；2、电流变液；3、刚度控制装置；301、碟形弹簧；302、片状环向弹簧；303、刚度控制器；304、防渗轴承；305、调节器；306、控制器合封盖；307、控制轴；4、阻尼控制装置；401、整流器；402、电源；403、调压器；404、导线；5、正、负极板；6、防渗蓬布。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图。

详细说明如下：一种适用于振动台的多点地震动试验刚度阻尼可调边界系统，包括导力装置1、电流变液2、刚度控制装置3、阻尼控制装置4、正、负极板5和防渗蓬布6。

所述导力装置1整体为筒状结构包括导力器103、接触筒102、水平导力板105和竖直导力板104；导力器103包括导力器盖101、圆筒形的导力器外壁1032和固定于其内的下面开口的正方体形导力器内壁1031。所述水平导力板105和所述竖直导力板104都固接于导力器外壁1032，所述接触筒102嵌套于所述导力器103内；所述导力器盖101内表面光滑且旋紧于所述导力器103顶部；所述的导力器为外壁1032截面是圆形，内壁1031截面是正方形的筒状结构，且所述导力器103上端开口与所述导力器101盖充分咬合；同时在所述导力器103两侧留有两块容置空间106；所述的两块容置空间106为在所述导力器103内两侧的扁平长方体腔室；所述的接触筒102为上、下端充分开口的筒状结构，并且所述接触筒102内、外壁面光滑，并正好嵌套于所述导力器103内部；所述水平导力板105沿所述导力器103纵向分布，水平嵌套并固接在所述导力器外壁1032；所述竖直导力板104沿所述导力器外1032壁呈十字分布，竖向嵌合并固接在所述水平导力板105层间。

所述的刚度控制装置3包括刚度控制器303、片状环向弹簧302和碟形弹簧301；所述刚度控制器303为筒状结构，所述片状环向弹簧302和所述碟形弹簧301一端置于所述刚度控制器303内，另一端分别由所述刚度控制器303的侧壁以及顶部预留的出口穿出，环绕所述刚度控制器303的侧壁及置于所述刚度控制器303顶上；所述片状环向弹簧302的外端部固接在所述接触筒102内壁；在所述刚度控制器303底部的控制器合封盖306内侧壁留有螺纹，可供外部设备安装；并且在控制轴307的下部安装有表面做过防渗处理的防渗轴承304。

所述防渗蓬布6闭合式的固接在所述导力装置1下部和刚度控制器303内部，防渗蓬布6与防渗轴承304的外周边密封连接，并与导力器内壁1031的内周边密封连接，电流变液2位于由导力器内壁1031和防渗蓬布6围成的腔体内。

刚度控制装置3位于防渗轴承304上部部分置于所述导力装置1内，并沉浸在电流变液2中，位于防渗轴承304下部部分由所述导力装置1下部开口穿出，同时所述正、负极5板插入并固定于所述导力装置1两侧的容置空间106，并且所述阻尼控制装置4置于所述导力装置1外并与所述正、负极板5焊接；此时旋转所述刚度控制装置3底部的调节器305，将部分片状环向弹簧302和部分碟形弹簧301旋入并压缩于所述刚度控制器303内，从而改变所述刚度控制器303外部弹簧刚度；同时调节外接调压器403改变所述正、负极板5之间的场强并相应改变所述电流变液2的粘性，从而控制阻尼系数；外接设备的作用力通过调节后的所述刚度控制装置3和所述阻尼控制装置4综合作用由所述导力装置1传给周围土体。

所述阻尼控制装置4包括电源402、整流器401、调压器403和导线404；所述电源402、所述整流器401、所述调压器403通过所述导线404将所述正、负极板5连接成为整体。

本实用新型的适用于振动台的多点地震动试验刚度阻尼可调边界系统可用来进行人工边界的处理，该装置的使用是将整个导力装置1埋藏在土体中发挥效用，作用机理是：外部装置(振动台)安装在所述控制器合封盖306底端，此时作用力直接传导给所述刚度控制装置3(没有直接传导到所述导力装置1)，同时通过所述电流变液2的阻尼作用(利用所述电流变液2的黏滞性抑制弹簧的振动)，再将作用力传导到所述导力器内壁1031、所述导力器外壁1032、所述竖直导力板104和所述水平导力板105，最后均匀扩散到土体中。

本申请的一个优选的方案中，所述防渗蓬布6闭合式的固接在所述导力装置1下部和刚度控制器303内部。具体的，所述的防渗蓬布6有两张分别呈圆环状，采用高强度的粘合剂将所述的一张防渗蓬布恰好粘合于所述导力器103内底面同时粘合于所述刚度控制器303外侧壁；所述另一张防渗蓬布恰好粘合于所述刚度控制器303内侧壁同时粘合于所述控制轴307下部防渗轴承304侧壁，并在粘合处涂填防渗剂。

作为优选的，所述电流变液2注满于所述导力装置1内部之前，先对所述整个刚度控制装置3和导力装置1内部构件表面做防腐蚀处理。

作为优选的，所述正、负极板5安置在所述导力装置1两侧的容置空间106，具体的，先将正、负极板5嵌套在橡胶绝缘衬套内部再安置在所述的容置空间106。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。