專(zhuān)利名稱：一種離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)層狀剪切模型箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及土木工程的剪切裝置，尤其是涉及一種離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)層狀剪切模型箱。
技術(shù)背景 在自然條件下，場(chǎng)地中的土體是沒(méi)有邊界約束的，但在離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)中，通常只能用尺寸有限的模型箱來(lái)盛模型土體。為了消除人工邊界效應(yīng)和合理模擬地震能量的輸入，將模型箱設(shè)計(jì)成能夠在地震作用下發(fā)生單向?qū)訝罴羟凶冃?，這樣的模型箱通常被稱為層狀剪切模型箱。但是，目前國(guó)內(nèi)的一些層狀剪切模型裝置在試驗(yàn)中難以反映地震動(dòng)情況下土體的動(dòng)力響應(yīng)，難以控制模擬土樣的飽和、固結(jié)、排水過(guò)程，因而在應(yīng)用上有較大的局限性。
發(fā)明內(nèi)容為了克服背景技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)層狀剪切模型箱。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型的底板內(nèi)部設(shè)有排水系統(tǒng)；剪切箱從上至下依次由第I層至第12層等厚度的空心矩形鋁合金剪切框疊合而成，第12層固定在與底板相連的壓蓋板上，且壓蓋板與底板之間安裝有橡皮墊圈;第2層至第12層每層空心矩形鋁合金剪切框上面沿長(zhǎng)邊方向的兩側(cè)均安裝有兩個(gè)滾槽，且每層之間的滾槽對(duì)稱布置，滾槽內(nèi)放有多個(gè)與長(zhǎng)邊方向垂直的滾軸，相鄰兩層空心矩形鋁合金剪切框沿寬度方向均由薄金屬鋼片連接成一體；位移傳感器夾具分別設(shè)置在剪切箱外兩側(cè)的長(zhǎng)邊中部，兩個(gè)位移傳感器夾具的一端與底板兩側(cè)連接，位移傳感器夾具的另一端與第I層空心矩形鋁合金剪切框上的頂板兩側(cè)連接；空心矩形鋁合金剪切框上面的11層兩側(cè)沿長(zhǎng)邊方向每層均安裝有水平位移傳感器，水平位移傳感器均分別固定在位移傳感器夾具上，且水平位移傳感器可移動(dòng)部分與空心矩形鋁合金剪切框連接；剪切箱內(nèi)側(cè)四面均安裝有橡皮膜，橡皮膜的上部四周固定在第一層矩形鋁合金剪切框頂面，橡皮膜的下部嵌在壓蓋板與底板之間的橡皮墊圈內(nèi)。所述的排水系統(tǒng)由底板內(nèi)部的縱橫向管路組成，縱橫管路的交叉處上部安裝有透水石，縱橫管路兩端均與各自的排水閥連接。本實(shí)用新型具有的有益效果是I、鋁合金剪切框?yàn)榭招?，從而減輕了整個(gè)箱子的質(zhì)量，能夠最小化框架質(zhì)量對(duì)模型的影響，同時(shí)鋁合金剪切框具有足夠的剛度，使得模型土體能夠在寬度方向獲得零側(cè)向應(yīng)變條件，并且在震動(dòng)后鋁合金剪切框能夠維持其初始尺寸。2、每?jī)蓪愉X合金剪切框長(zhǎng)度方向之間設(shè)有滾軸，從而層與層之間可以無(wú)摩擦滑動(dòng)。3、每?jī)蓪愉X合金剪切框的寬度方向之間安裝有剛度與土體剛度相近的薄金屬鋼片，使得土體和剪切箱在長(zhǎng)度方向上的變形達(dá)到相似，并且能夠減小土體與剪切框的相互作用和減少壓縮波的產(chǎn)生。4、上面11層空心矩形鋁合金剪切框均安裝有水平位移傳感器，能夠監(jiān)測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中土體的剪切位移。5、排水系統(tǒng)能夠在試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)試樣進(jìn)行飽和、固結(jié)和排水，能夠較好的控制試樣的排水條件和對(duì)各種飽和度的試樣進(jìn)行試驗(yàn)。6、剪切箱內(nèi)側(cè)安裝有雙層橡皮膜，能夠保持箱體的水密性，同時(shí)能夠最小化震動(dòng)過(guò)程中剪切箱長(zhǎng)度方向側(cè)邊與土體間的剪切應(yīng)力，以模擬與原型場(chǎng)地相同的二維條件。

圖I是本實(shí)用新型的俯視圖。圖2是本實(shí)用新型的正視圖。圖3是圖2的A-A剖視圖。圖中I、底板，2、排水系統(tǒng)，3、排水閥，4、空心矩形鋁合金剪切框,5、滾槽，6、滾軸，
7、金屬鋼片，8、頂板，9、位移傳感器夾具，10、水平位移傳感器，11、橡皮墊圈，12、橡皮膜，13、透水石，14、壓蓋板，15、支撐。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖I、圖2、圖3、所示，本實(shí)用新型的底板I內(nèi)部設(shè)有排水系統(tǒng)2 ;剪切箱從上至下依次由第I層至第12層等厚度的空心矩形鋁合金剪切框4疊合而成，每層厚度均為33mm，第12層固定在與底板I相連的壓蓋板14上，且壓蓋板14與底板I之間安裝有橡皮墊圈11 ;第2層至第12層每層空心矩形鋁合金剪切框4上面沿長(zhǎng)邊方向的兩側(cè)均安裝有兩個(gè)滾槽5，且每層之間的滾槽對(duì)稱布置，滾槽5內(nèi)放有多個(gè)與長(zhǎng)邊方向垂直的滾軸6，相鄰兩層空心矩形鋁合金剪切框4沿寬度方向均由薄金屬鋼片7連接成一體；位移傳感器夾具9分別設(shè)置在剪切箱外兩側(cè)的長(zhǎng)邊中部，兩個(gè)位移傳感器夾具9的一端與底板I兩側(cè)連接，位移傳感器夾具9的另一端與第I層空心矩形鋁合金剪切框4上的頂板8兩側(cè)連接，支撐15安裝在兩個(gè)位移傳感器夾具9底面的兩側(cè)；空心矩形鋁合金剪切框4上面的11層兩側(cè)沿長(zhǎng)邊方向每層均安裝有水平位移傳感器10，水平位移傳感器10均分別固定在位移傳感器夾具9上，且水平位移傳感器10可移動(dòng)部分與空心矩形鋁合金剪切框4連接，每個(gè)位移傳感器10的末端有IOmm露出于位移傳感器夾具9的一端,用于安裝傳感器8的螺栓其頂部由軟塑制成，從而保證傳感器在安裝過(guò)程中不被損壞。剪切箱內(nèi)側(cè)四面均安裝有橡皮膜12，橡皮膜12的上部四周固定在第一層矩形鋁合金剪切框4頂面，橡皮膜12的下部嵌在壓蓋板14與底板I之間的橡皮墊圈11內(nèi)。橡皮膜12厚度為2. 5_，在剪切箱四周內(nèi)層均有安裝，且為兩層，能夠保持剪切箱的水密性，所述的排水系統(tǒng)2由底板I內(nèi)部的縱橫向管路組成，縱橫管路的交叉處上部安裝有透水石13，縱橫管路兩端均與各自的排水閥3連接。本實(shí)用新型的具體試驗(yàn)步驟I、如圖I、圖2、圖3所示，試驗(yàn)前應(yīng)檢查各個(gè)裝置如排水閥3、水平位移傳感器10等是否完好；2、將被試驗(yàn)的土體放入剪切箱內(nèi)，制作模型，制模時(shí)應(yīng)保證各空心矩形鋁合金剪切框4的豎向在一個(gè)平面上；3、模型制作好后，根據(jù)試驗(yàn)條件對(duì)模型進(jìn)行相關(guān)操作，例如試樣飽和等；4、將模型置于離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)上，用固定螺栓將模型固定好，注意此時(shí)應(yīng)加入墊圈；5、檢查確認(rèn)以后，開(kāi)啟離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)，使剪切框受到振動(dòng)而產(chǎn)生剪切，進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，同時(shí)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)便于試驗(yàn)后分析。裝配模型箱時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)I、水平滾軸6置于滾槽5中，以減小兩層之間的摩擦。如果有砂子進(jìn)入滾軸,摩擦力將變得很大，這樣將不能有效地模擬土體的剪切剛度，因此，在安裝空心矩形鋁合金剪切框4和制模時(shí)要注意防止砂子進(jìn)入；2、安裝橡皮膜12時(shí)應(yīng)先膠布暫時(shí)安裝第一層空心矩形鋁合金剪切框4處的橡皮 膜12，然后在剪切箱內(nèi)底板處將橡皮膜12嵌在壓蓋板14與底板I之間的橡皮墊圈11內(nèi)。最后再用膠布仔細(xì)固定第一層空心矩形鋁合金剪切框4處橡皮膜；3、水平位移傳感器10的安裝需要用專(zhuān)門(mén)的防松螺栓，其與水平位移傳感器10接觸的一端是用軟塑料制成的。安裝時(shí)應(yīng)該適當(dāng)擰緊，擰得太緊將會(huì)損壞傳感器。
權(quán)利要求1.一種離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)層狀剪切模型箱，其特征在于底板(I)內(nèi)部設(shè)有排水系統(tǒng)(2);剪切箱從上至下依次由第I層至第12層等厚度的空心矩形鋁合金剪切框疊合而成，第12層固定在與底板(I)相連的壓蓋板(14)上，且壓蓋板(14)與底板(I)之間安裝有橡皮墊圈(11);第2層至第12層每層空心矩形鋁合金剪切框上面沿長(zhǎng)邊方向的兩側(cè)均安裝有兩個(gè)滾槽，且每層之間的滾槽對(duì)稱布置，滾槽內(nèi)放有多個(gè)與長(zhǎng)邊方向垂直的滾軸，相鄰兩層空心矩形鋁合金剪切框沿寬度方向均由薄金屬鋼片(7)連接成一體；位移傳感器夾具(9)分別設(shè)置在剪切箱外兩側(cè)的長(zhǎng)邊中部，兩個(gè)位移傳感器夾具(9)的一端與底板(I)兩側(cè)連接，位移傳感器夾具(9)的另一端與第I層空心矩形鋁合金剪切框上的頂板(8)兩側(cè)連接；空心矩形鋁合金剪切框上面的11層兩側(cè)沿長(zhǎng)邊方向每層均安裝有水平位移傳感器，水平位移傳感器均分別固定在位移傳感器夾具(9)上，且水平位移傳感器可移動(dòng)部分與空心矩形鋁合金剪切框連接；剪切箱內(nèi)側(cè)四面均安裝有橡皮膜(12)，橡皮膜(12)的上部四周固定在第一層矩形鋁合金剪切框頂面，橡皮膜(12 )的下部嵌在壓蓋板(14)與底板(I)之間的橡皮墊圈(11)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)層狀剪切模型箱，其特征在于所述的排水系統(tǒng)(2)由底板(I)內(nèi)部的縱橫向管路組成，縱橫管路的交叉處上部安裝有透水石，縱橫管路兩端均與各自的排水閥連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種離心機(jī)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)層狀剪切模型箱。剪切箱從上至下依次由第1層至第12層等厚度的空心矩形鋁合金剪切框疊合而成，上面11層為活動(dòng)層，最下面1層為固定在與底板相連的壓蓋板上的固定層，各層長(zhǎng)度方向之間設(shè)有滾槽，在滾槽中放置有滾軸，上面11層的長(zhǎng)度方向兩側(cè)均有安裝在位移傳感器夾具上的水平位移傳感器，各層寬度方向兩側(cè)均安裝有金屬鋼片，壓蓋板與底板之間設(shè)有橡皮墊圈，剪切箱內(nèi)側(cè)安裝有橡皮膜，橡皮膜底端與鑲嵌在最下面一層剪切框與底板之間的墊圈連接，在剪切箱的底板中設(shè)置排水系統(tǒng)且試驗(yàn)中底板固定在振動(dòng)臺(tái)上。本實(shí)用新型能夠通過(guò)有限尺寸的模型模擬半無(wú)限場(chǎng)地土體的行為，具有質(zhì)輕，構(gòu)造簡(jiǎn)單、安裝和應(yīng)用方便。
文檔編號(hào)G01V1/00GK202362464SQ201120466478
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者凌道盛, 周燕國(guó), 梁甜, 王順玉, 蔣建群, 陳云敏, 黃博, 黃根清 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)