本实用新型专利技术涉及用于地下结构振动台试验的模型箱装置领域，具体是一种分层支撑式三自由度剪切变形模型箱，包括振动台和固定在振动台上的分层结构的模型箱以及用于安装连接模型箱的四个支撑立柱。本实用新型专利技术在原有模型箱固定在振动台的结构基础上，增设了用于安装模型箱的四个支撑立柱，由于这些支撑立柱置于地面而并非设置在振动台上，因此整个模型箱的重力转移给了地面，从而消除了模型箱自重对振动台负荷的要求；并且本实用新型专利技术在分层式箱体上新设置了箱体减震装置和支撑减震装置，增加了垂向减震器，能够实现三自由度的剪切变形模拟。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及用于地下结构振动台试验的模型箱装置领域，具体是一种分层支撑式三自由度剪切变形模型箱，包括振动台和固定在振动台上的分层结构的模型箱以及用于安装连接模型箱的四个支撑立柱。本技术在原有模型箱固定在振动台的结构基础上，增设了用于安装模型箱的四个支撑立柱，由于这些支撑立柱置于地面而并非设置在振动台上，因此整个模型箱的重力转移给了地面，从而消除了模型箱自重对振动台负荷的要求；并且本技术在分层式箱体上新设置了箱体减震装置和支撑减震装置，增加了垂向减震器，能够实现三自由度的剪切变形模拟。【专利说明】一种分层支撑式剪切变形实验装置
本技术涉及振动台试验中用于进行土-结构相互作用试验的盛土装置，更具体地涉及一种分层支撑式三自由度剪切变形模型箱。
技术介绍
利用振动台试验模拟涉及半无线场地的地震响应时，用于盛装模型的模型箱结构构造形式对试验结果的合理性有较大的影响，因此，所使用的盛装容器必须能够模拟地基土的半无限性。目前普遍采用的剪切变形模型箱相对于早先的刚性模型箱和圆筒形柔性模型箱更好地模拟了地基土的半无限性。在水下管柱振动模拟实验中，模型箱较大的自重以及模拟管柱的重量对振动台负荷要求加大，且模拟试验中剪切模型箱较大的惯性以及模型箱主体各层框架之间的摩擦力对模拟土动力相应影响限制了模型箱对于地基土半无限性模拟的相似程度。基于以上所述，亟需一种新的振动台试验用模型箱，以解决现有振动台试验中模型箱自重对振动台负荷的较大要求，模型箱惯性对模拟效果产生影响，以及模型箱框架之间的摩擦力对模拟效果产生影响等问题。
技术实现思路
为了克服上述问题，在现有技术的基础上开发出一种分层支撑式三自由度剪切变形模型箱。本技术采用的技术方案为:—种分层支撑式三自由度剪切变形试验装置，包括振动台和固定在所述振动台上的模型箱以及用于安装连接所述模型箱的四个支撑立柱，所述模型箱为分层结构的箱体，所述箱体由至少两层框架竖直层叠地组装在一起且每层框架之间等间隔平行排列；该试验装置还包括底座，所述底座位于所述模型箱的下部，且固定在所述振动台的上方，所述底座上设置有用于安装四个所述定位立柱的安装孔;所述模型箱的每层框架均由外层框架和内层框架构成，所述外层框架和内层框架之间通过箱体减震装置连接在一起;所述模型箱的每层框架的外层框架均通过支撑减震装置与四个所述支撑立柱连接。优选地，所述外层框架的内侧均布有八个外层框架内圆柱，所述八个外层框架内圆柱中与四个支撑立柱相对的四个外层框架内圆柱均与连接钢杆相连接，所述连接钢杆的另一端连接外圆柱。优选地，所述内层框架的外侧均布有八个内外框架连接扣，所述内外框架连接扣由两片上下相对的带有通孔的铁片构成，用于与外层框架的内侧均布设置的八个外层框架内圆柱相连接。优选地，内外层框架之间通过箱体减震装置进行连接;所述箱体减震装置由所述外层框架内圆柱、所述内外框架连接扣、箱体减震双头螺栓和箱体减震弹簧构成，所述箱体减震双头螺栓穿过外层框架内圆柱的圆柱孔，并在两端分别套上箱体减震弹簧之后再分别穿过内外框架连接扣的上下两个铁片后用螺母进行固定。优选地，所述支撑减震装置由所述外圆柱、支撑减震弹簧、支撑减震双头螺栓和滚珠轴承构成;所述支撑减震双头螺栓穿过外圆柱的圆柱孔，并在两端分别套上支撑减震弹簧之后再分别连接滚珠轴承后用螺母进行固定。优选地，该试验装置还包括与至少两层所述框架一一对应的至少两个带有滑槽的光滑圆盘，所述光滑圆盘焊接在所述支撑立柱上;每层所述框架均通过支撑减震装置上的可滑动地安装在所述光滑圆盘的滑槽内的滚珠轴承实现与支撑立柱的连接。优选地，所述支撑立柱上设置有至少两个用于安装所述光滑圆盘的搁架。优选地，该试验装置还包括用于固定四个所述支撑立柱之间相对位置的定位架，所述定位架为中空封闭圆环，所述定位架内侧壁上沿圆周方向等距离均匀设置有四个凹槽，所述定位架设置为两组，四个所述支撑立柱竖直卡合在两组所述定位架的四个所述凹槽内。优选地，至少两层所述框架安装时，由四个所述定位立柱固定水平位置。至少两层所述框架内侧形成的圆柱空间内铺有防水膜制成的桶状袋子，用于防止所盛土从所述框架间隙内漏出。本技术所产生的有益效果为:(I)本技术提供了一种振动台试验用模型箱，在原有模型箱固定在振动台的结构基础上，本申请增设了用于安装模型箱的四个支撑立柱，由于这些支撑立柱置于地面而并非设置在振动台上，因此整个模型箱的重力转移给了地面，从而消除了模型箱自重对振动台负荷的要求。(2)模型箱的多层框架竖直放置且等间隔平行排列，即模型箱的各层框架之间不相互接触，无摩擦力存在，仅框架与光滑圆盘之间产生摩擦力，摩擦力较小，从而降低了各层框架之间摩擦力对模拟效果产生的影响，极大地提高了试验模拟的相似程度。(3)由于框架为中空铝合金封闭圆环，在振动台试验中水平振动时，模型箱中仅有各层框架进行水平振动，框架的质量较轻，极大地降低了模型箱惯性对模拟效果产生的影响。(4)增加了垂向减震器，使振动台试验中模型箱内的土可以进行小振幅的垂向振动，实现了三个自由度的剪切变形模拟。【附图说明】图1是本技术提供的振动台试验用模型箱的结构示意图；图2为该模型箱的底座的结构示意图；图3为该模型箱的底座的侧视图；图4为该模型箱的定位架的结构示意图；图5为该模型箱的定位架的侧视图；图6为该模型箱的光滑圆盘的结构示意图；图7为该模型箱的光滑圆盘的侧视图；图8为该模型箱的立柱的结构示意图；图9为该模型箱的立柱的侧视图；图10为该模型箱的立柱的俯视图；图11为该模型箱的外层框架的示意图；图12为该模型箱的外层框架的侧视图；图13为该模型箱的内层框架的示意图；图14为该模型箱的内层框架的侧视图；图15为该模型箱的内外层框架连接在一起的整体结构示意图；图16为图15所述的内外层框架连接在一起的整体结构的侧视图；图17为将内外层框架连接在一起的箱体减震装置结构示意图；图18为外层框架外侧固定连接的支撑减震装置结构示意图。图中:1、振动台；2、模型箱;3、支撑立柱;4、连接钢杆;5、支撑减震装置;6、搁架;7、光滑圆盘;8、底座;9、定位架;1、箱体减震装置101、外层框架内圆柱；102、内外框架连接扣；103、箱体减震双头螺栓;104、箱体减震弹簧;21、框架;211、外层框架;212、内层框架;51、外圆柱;52、支撑减震弹簧;53、支撑减震双头螺栓;54、滚珠轴承;81、安装孔;82、定位立柱;91、凹槽。【具体实施方式】为使本技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本技术实施例的技术方案作进一步的详细描述。本技术提供了一种分层支撑式三自由度剪切变形模型箱，其整体结构如图1所示，该分层支撑式三自由度剪切变形模型箱包括振动台1、固定在振动台I上的模型箱2和用于安装模型箱2的四个圆柱形支撑立柱3，所述四个支撑立柱3呈方形排布。本技术提供的模型箱2既固定在振动台I上，而且同时安装在四个圆柱形支撑立柱3上固定连接，由于这些支撑立柱3直接置于地面而并非设置在振动台I上，因此整个模型箱2的重力转移给了地面，从而消除了模型箱2的自重对振动台I负荷的要求。如图2-3所示，该试验装置还包括底座8，底座8位于本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种分层支撑式三自由度剪切变形试验装置，包括振动台(1)和固定在所述振动台(1)上的模型箱(2)以及用于安装连接所述模型箱(2)的四个支撑立柱(3)，其特征在于：所述模型箱(2)为分层结构的箱体，所述模型箱(2)由至少两层框架(21)竖直层叠地组装在一起且每层框架(21)之间等间隔平行排列；该试验装置还包括底座(8)，所述底座(8)位于所述模型箱(2)的下部，且固定在所述振动台(1)的上方，所述底座(8)上设置有用于安装四个定位立柱(82)的安装孔(81)；所述模型箱(2)的每层框架(21)均由外层框架(211)和内层框架(212)构成，所述外层框架(211)和内层框架(212)之间通过箱体减震装置(10)连接在一起；所述模型箱(2)的每层框架(21)的外层框架(211)均通过支撑减震装置(5)与四个所述支撑立柱(3)连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邓嵩，樊洪海，刘玉含，田得强，文子祥，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：新型
国别省市：北京;11
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