測(cè)量地震液化土體側(cè)向永久位移的加速度計(jì)串聯(lián)分布式位移測(cè)試儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于巖土工程和機(jī)械工程【技術(shù)領(lǐng)域】，提供的是用于測(cè)量地震液化土體側(cè)向永久位移的加速度計(jì)串聯(lián)分布式位移測(cè)試儀，其特征在于該儀器由多塊串聯(lián)分布的等長(zhǎng)薄金屬板組成，金屬板之間采用光滑的鉸鏈連接，每塊金屬板表面固定有AD加速度計(jì)。本發(fā)明不僅彌補(bǔ)了尚未有可直接測(cè)量模型試驗(yàn)中地震液化側(cè)向永久位移的儀器空白，而且為進(jìn)一步研究地震下土體液化側(cè)向變形模式及分析特征提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，進(jìn)而為評(píng)價(jià)液化側(cè)向擴(kuò)流場(chǎng)地橋梁樁基抗震性能提供必要依據(jù)。本發(fā)明設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)試精確且直觀。
【專利說(shuō)明】測(cè)量地震液化土體側(cè)向永久位移的加速度計(jì)串聯(lián)分布式位移測(cè)試儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種巖土地震工程領(lǐng)域的用于直接測(cè)量地震液化土體側(cè)向永久位移的加速度計(jì)串聯(lián)分布式位移測(cè)試儀。

【背景技術(shù)】
[0002]樁基礎(chǔ)是深基礎(chǔ)中最常用的一種形式之一，以其承載力大、穩(wěn)定性好、沉降小，能夠適應(yīng)各種地質(zhì)條件及荷載類型等特點(diǎn)，在工業(yè)與民用建筑、重型廠房、橋梁、高速鐵路、水利、港口碼頭、近海風(fēng)力發(fā)電及海上采油平臺(tái)等現(xiàn)代工程中得到廣泛應(yīng)用。諸多地震震害調(diào)查表明，土體側(cè)向大變形和流動(dòng)是造成橋梁樁基破壞的主要原因，并且地震下土體側(cè)向大變形對(duì)樁的形狀起到顯著地控制作用。因此，有必要精確得到地震作用下液化土體側(cè)向永久變形量及其分布模式。模型試驗(yàn)作為評(píng)價(jià)液化側(cè)向擴(kuò)流場(chǎng)地橋梁樁基抗震性能的重要手段。試驗(yàn)中，直接獲得地震下土體發(fā)生液化側(cè)向擴(kuò)流時(shí)的永久變形便顯得尤其重要。通常，更多采用數(shù)值方法間接計(jì)算的方法計(jì)算出土體液化側(cè)向永久變形值。然而，目前直接測(cè)得地震土體液化側(cè)向永久位移仍存在較大困難，也尚沒(méi)有適用于測(cè)量地震液化土體側(cè)向永久位移的測(cè)試儀器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)地震液化側(cè)向擴(kuò)流場(chǎng)地模型試驗(yàn)過(guò)程中，目前尚沒(méi)有適用于直接量測(cè)地震液化土體側(cè)向永久變形的測(cè)試儀器的現(xiàn)狀，提供一種加速度計(jì)串聯(lián)分布式位移計(jì)。它可以測(cè)量液化側(cè)向擴(kuò)流場(chǎng)地橋梁樁基模型試驗(yàn)過(guò)程中土體的側(cè)向永久變形，進(jìn)而能夠有效地用于液化側(cè)向擴(kuò)流場(chǎng)地樁-土地震相互作用問(wèn)題的分析。
[0004]本發(fā)明提供的用于測(cè)量地震液化土體側(cè)向永久變形的加速度計(jì)串聯(lián)分布式位移測(cè)試儀，其特征在于該儀器由多塊串聯(lián)分布的等長(zhǎng)薄金屬板組成，金屬薄板之間連接，每塊金屬板表面上固定有AD加速度計(jì)，見(jiàn)圖1。AD加速度計(jì)同時(shí)能夠記錄加速度時(shí)程的單調(diào)分量和和循環(huán)分量。串聯(lián)式薄金屬板底端與模型試驗(yàn)基底絞接并連接牢靠，確保試驗(yàn)過(guò)程中土體只要發(fā)生側(cè)向位移均會(huì)引起金屬板的傾斜。
[0005]本發(fā)明提供的用于測(cè)量地震液化土體側(cè)向永久變形的加速度串聯(lián)分布式的位移測(cè)試儀，其特征在于通過(guò)數(shù)值濾波的方法除掉記錄的土體加速度時(shí)程的高頻率成分，得到土體的單調(diào)加速度時(shí)程Am_(t)。由于單調(diào)加速度值由金屬薄板的傾斜引起(圖1)，因此能夠通過(guò)公式(I)準(zhǔn)確計(jì)算出第i個(gè)(第I個(gè)金屬薄板位于土層的最底部)金屬板的傾斜角Θ (圖1):
A.⑴
[0006]Qi^arcsin--Hi~⑴

g
[0007]式中，g為重力加速度。
[0008]利用圖1中重力加速度和單調(diào)加速度之間存在的幾何關(guān)系，進(jìn)一步能夠計(jì)算出金屬薄板的側(cè)向位移時(shí)程U (t)，也是土體在該深度處的側(cè)向位移時(shí)程:
η，L η
[0009]u(t)=^ LsinGi^ Amean 奶⑵
i=l g i=l
[0010]其中，L為金屬板長(zhǎng)度(沿著土體埋深方向)。
[0011]為了使測(cè)試的結(jié)果更準(zhǔn)確，本發(fā)明還采取了以下技術(shù)措施:
[0012](I)為了減少各個(gè)金屬薄板之間因鏈接引起的摩擦作用，在連接處采用光滑的鉸鏈相連。
[0013](2)通過(guò)調(diào)整金屬薄板上附著輕的物體的質(zhì)量，使得每塊金屬薄板及附著其上的物體(含加速度計(jì))與周圍土體的密度保持一致，保證土體與位移測(cè)試儀同步運(yùn)動(dòng)，避免金屬薄板及其上的物體出現(xiàn)下沉或上浮現(xiàn)象。
[0014]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0015]本發(fā)明不僅填補(bǔ)了目前尚沒(méi)有適用于直接測(cè)試模型試驗(yàn)中地震液化土體側(cè)向永久位移的儀器空白，而且為研究并掌握土體液化側(cè)向變形模式與分布范圍提供必要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)而為評(píng)價(jià)液化側(cè)向擴(kuò)流場(chǎng)地橋梁樁基抗震性能提供直接依據(jù)。另外，本發(fā)明設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)試精確且直觀。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明中涉及到的位移計(jì)的原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖給出實(shí)施例以對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但所給出的實(shí)施例不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，因而本專業(yè)的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容和設(shè)計(jì)思想所作出的非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0018]本發(fā)明還給出了采用位移測(cè)試計(jì)測(cè)得地震作用下土體液化側(cè)向變形的永久位移時(shí)程實(shí)施具體步驟，如下:
[0019](I)將位移計(jì)布設(shè)在試驗(yàn)中的模型地基土中，確保位移計(jì)與基底絞連接牢靠。
[0020](2)然后，試驗(yàn)過(guò)程中，獲得通過(guò)串聯(lián)分布的加速度計(jì)記錄土體各個(gè)深度處的加速度時(shí)程。
[0021](3)對(duì)獲得的土體加速度時(shí)程進(jìn)行數(shù)值濾波，得到土體單調(diào)的加速度時(shí)程。
[0022](4)基于上述位移測(cè)試儀的工作原理，結(jié)合公式⑴和(2)，編制土層側(cè)向永久位移計(jì)算的程序。
[0023](5)將上述獲得土層各深度處的單調(diào)加速度時(shí)程，導(dǎo)入土層側(cè)向永久位移計(jì)算的程序，獲得地震下液化側(cè)流過(guò)程中土體永久位移時(shí)程。
【權(quán)利要求】
1.用于測(cè)量地震液化土體永久位移的加速度計(jì)串聯(lián)式位移測(cè)試儀，其特征在于該測(cè)試儀是由多塊串聯(lián)式等長(zhǎng)的薄金屬板組成，金屬板之間相互連接，每塊金屬板表面固定有AD加速度計(jì)；然后，對(duì)記錄的加速度時(shí)程進(jìn)行數(shù)值濾波，獲得土體的單調(diào)加速度時(shí)程，反算出各個(gè)金屬板的傾斜角，最終利用重力加速度與單調(diào)加速度的幾何關(guān)系，得到土體的側(cè)向永久位移時(shí)程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量地震液化土體永久位移的加速度計(jì)串聯(lián)式位移測(cè)試儀，其特征在于AD加速度計(jì)能夠記錄加速度時(shí)程的單調(diào)分量和和循環(huán)分量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)量地震液化土體永久位移的加速度計(jì)串聯(lián)式位移測(cè)試儀，其特征在于各個(gè)金屬薄板之間采用鉸鏈連接，以及整個(gè)金屬板底端與基底鉸接且彼此連接牢靠。
【文檔編號(hào)】E02D1/00GK104234024SQ201410555500
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】唐亮, 凌賢長(zhǎng) 申請(qǐng)人:唐亮, 凌賢長(zhǎng)