专利名称：用于多台面振动台模型试验的模型箱箱体间弹性接头装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种模型箱箱体间弹性接头装置，尤其是涉及一种用于多台面振动台模型试验的模型箱箱体间弹性接头装置。
背景技术：
随着地下结构震害的发生，地下结构抗震的相关研究受到了广泛的重视。振动台模型试验是进行地下结构抗震分析的重要方法，得到了广泛的使用和认可。地下结构和地上结构地震响应的一个重要的区别在于，地下结构位于岩土介质之中，在地震作用下，结构和岩土介质相互作用，表现出不同的振动特性。通过在模型箱中放置模型岩土材料和地下结构模型，可以模拟地下结构和岩土介质的相互作用，对于研究地下结构地震响应和震害机理，具有重要的意义。因此试验用模型箱是进行地下结构振动台试验的必要装备。由于地质条件的非均匀性和地震波传播的波动特性，地震作用下，隧道除了在断面方向受到岩土介质变形的影响，在沿隧道纵向，也将受到岩土介质剪切变形和蠕动效应的影响。过去隧道结构的振动台实验由于条件的限制，主要局限在模拟水平一致激励以或者垂直方向剪切变形对隧道断面的影响。随着多点振动台的投入使用，对于隧道结构整体进行纵向非一致激励的振动台模型试验已经成为可能，这对于模型实验用模型箱的性能提出了新的要求。一种广泛使用的实验模型箱为刚性模型箱，国内杨林德教授等人曾使用刚性模型箱对地下盾构隧道管段进行振动台试验。刚性模型箱可以使用单个振动台模拟地下结构在一致激励作用下的地震响应。刚性模型箱不足在于不具备变形能力，不能模拟场地在地震作用下非一致变形对隧道结构的影响。另一种广泛使用的实验模型箱为剪切式土箱。剪切式土箱通过使用单个振动台，可以模拟岩土介质在垂直于地面方向的变形，从而对隧道结构断面形成剪切作用。剪切模型箱的不足在于不能模拟沿隧道纵向的非一致激励效应，不能考虑土层纵向的蠕动变形，也不能用于多点振动台实验。用于多点振动台实验的分段式模型箱具有沿隧道纵向的弯曲变形和蠕动能力，可以用于地下结构多点振动台实验。通过在不同的振动台上输入不同的地震波，该种模型箱可以对隧道结构沿轴向的非一致作用。该分段式模型箱需要一种较高性能的箱体间接头装置。该种接头装置在振动台实验设备领域尚没有类似设计。
发明内容本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于多台面振动台模型试验的模型箱箱体间弹性接头装置。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现:一种用于多台面振动台模型试验的模型箱箱体间弹性接头装置，其特征在于，该接头装置包括下圆盘、上圆盘，所述的下圆盘和上圆盘分别固定在相邻两个箱体的底板上，下圆盘上设有弧形凸起，上圆盘上设有与所述弧形凸起相匹配的弧形凹槽，所述的弧形凸起两端的尺寸小于弧形凹槽，弧形凸起插入弧形凹槽，并在弧形凸起两端与弧形凹槽间的间隙中填入弹性橡胶，相邻箱体通过下圆盘和上圆盘相互咬合连接。所述的上圆盘由一体化设置的圆盘和连接块组成，所述的圆盘突出于箱体底板边缘，连接块尾部固定在箱体内。所述的上圆盘上的圆盘平面尺寸与下圆盘平面尺寸相同。所述的下圆盘上的弧形凸起设有两个，相对设置在下圆盘相对侧。与现有技术相比，本实用新型利用多台面振动台的非一致离散振动输入来模型地下结构在真实地震作用下的非一致连续输入，那就需要设计一种节段式模型箱，其箱体间接头需要有特殊的功能和要求。I)具有足够的强度，保证在试验过程中不至于破坏。2)具有弹性的转动能力，可以使节段式箱体间在实验过程中发生相对弹性转动。3)具有有限的转动能力，以保证箱体间的相对转动在可控和试验要求的范围内。4)具有很大的轴向刚度，可以保证箱体间轴力刚性传递。5)具有很大的剪切刚度，可以保证箱体间剪力刚性传递。6)具有一定的密封功能，防止模型土外漏。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为圆盘拼装完后的平面示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。实施例如图1 2所示，接头装置由下圆盘1、上圆盘2，弧形凸起3，弧形凹槽4，弹性橡胶5组成。所述的上圆盘2由一体化设置的圆盘21和连接块22组成，所述的圆盘21突出于箱体底板边缘，连接块22尾部固定在箱体内。所述下圆盘I与上圆盘2的圆盘21平面尺寸相同，分别固定于相邻两个箱体的底板上。其中下圆盘I位于所属箱体底板内，上圆盘2的圆盘21突出于箱体底板边缘，连接块22尾部与箱体固定。在实际拼装过程中，两圆盘上下叠合，通过弧形凸起3和弧形凹槽4相咬合。所述弧形凸起3和弧形凹槽4分别位于下圆盘I顶部和上圆盘2内。其中，弧形凸起3略小于弧形凸起4，以便在安装过程中，弧形凸起3能顺利插入弧形凹槽4内。在使用过程中，由于弧形凸起3和弧形凹槽4互相咬合，能提供箱体间轴向和切向的刚度，以保证轴力和剪力的顺利传递，此外，由于弧形凸起3两端略小于弧形凹槽4，在插入后空隙中填入弹性橡胶5，这样就能保证箱体间具有一定量的弹性转动能力，从而实现了上述的箱体间传力和变形控制要求。所述的下圆盘上的弧形凸起设有两个，相对设置在下圆盘相对侧，上圆盘上的弧形凹槽与下圆盘上的弧形凸起对应设置。[0027]由于接头装置完全咬合，只需对箱体间间隙处填充密封材料，即可在无防水要求的土箱实验中，达到密封、防止试验土外漏的要求。接头各部件材料及尺寸通过如下步骤确定:1.根据试验对箱体间接头的变形能力(在此，即为水平转动能力)要求，确定两箱体间间隙以及弧形凸起3两端弹性橡胶4厚度；2.根据试验荷载大小，确定接头在实验过程中所需传递最大轴力和剪力；3.根据所求最大轴力和剪力以及方向，确定弧形凸起3和弧形凹槽4的几何尺寸及所用材料；4.根据试验所需箱体间水平转动刚度，确定弧形凸起3两端弹性橡胶5的材料特性；5.根据试验所需密封条件，确定两箱体间间隙处所填充柔性密封材料。接头各部件材料和尺寸确定后，采用焊接、螺栓连接和切割工艺制作。
权利要求1.一种用于多台面振动台模型试验的模型箱箱体间弹性接头装置，其特征在于，该接头装置包括下圆盘、上圆盘，所述的下圆盘和上圆盘分别固定在相邻两个箱体的底板上，下圆盘上设有弧形凸起，上圆盘上设有与所述弧形凸起相匹配的弧形凹槽，所述的弧形凸起两端的尺寸小于弧形凹槽，弧形凸起插入弧形凹槽，并在弧形凸起两端与弧形凹槽间的间隙中填入弹性橡胶，相邻箱体通过下圆盘和上圆盘相互咬合连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于多台面振动台模型试验的模型箱箱体间弹性接头装置，其特征在于，所述的上圆盘由一体化设置的圆盘和连接块组成，所述的圆盘突出于箱体底板边缘，连接块尾部固定在箱体内。
3.根据权利要求2所述的一种用于多台面振动台模型试验的模型箱箱体间弹性接头装置，其特征在于，所述的上圆盘上的圆盘平面尺寸与下圆盘平面尺寸相同。
4.根据权利要求1所述的一种用于多台面振动台模型试验的模型箱箱体间弹性接头装置，其特征在于，所述的下圆盘上的弧形凸起设有两个，相对设置在下圆盘相对侧。
专利摘要本实用新型涉及一种用于多台面振动台模型试验的模型箱箱体间弹性接头装置，该接头装置包括下圆盘、上圆盘，所述的下圆盘和上圆盘分别固定在相邻两个箱体的底板上，下圆盘上设有弧形凸起，上圆盘上设有与所述弧形凸起相匹配的弧形凹槽，所述的弧形凸起两端的尺寸小于弧形凹槽，弧形凸起插入弧形凹槽，并在弧形凸起两端与弧形凹槽间的间隙中填入弹性橡胶，相邻箱体通过下圆盘和上圆盘相互咬合连接。与现有技术相比，本实用新型具有强度高、具有弹性的转动能力、具有很大的轴向刚度和剪切刚度等优点。
文档编号G01M7/02GK202974611SQ20122064681
公开日2013年6月5日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者袁勇, 黄伟东, 徐国平, 刘洪洲, 李贞新, 陈之毅 申请人:同济大学