本實用新型屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種疊層剪切型模型土箱應(yīng)用于地下結(jié)構(gòu)振動臺試驗時土體水平向大位移測試裝置。

背景技術(shù)：

大規(guī)模的軌道交通建設(shè)，使地鐵車站結(jié)構(gòu)不可避免穿越可液化土層。20世紀(jì)80年代以來，通過一系列震害調(diào)查認(rèn)為地震中的房屋、橋梁、堤壩、地下結(jié)構(gòu)等大量結(jié)構(gòu)物嚴(yán)重破壞的主要原因是土體液化引起的側(cè)向大位移，只有當(dāng)液化引起的變形足以危害建筑物安全或正常使用時才造成危害，因此液化問題研究的核心是變形發(fā)展過程。地面大位移對結(jié)構(gòu)的破壞這一課題的研究在世界巖土抗震工程領(lǐng)域逐漸引起了廣泛重視。從國內(nèi)外抗震設(shè)計方法的發(fā)展可以看出，地下結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計指導(dǎo)思想，也已從傳統(tǒng)的強度判別逐步發(fā)展到變形控制的設(shè)計原則(反應(yīng)位移法)，土體變形分析越來越受到重視。

試驗中應(yīng)力值的大多數(shù)量測方法從實質(zhì)上講都是量測變形值，且變形的測量比應(yīng)力的測量更加直觀，根據(jù)材料的本構(gòu)關(guān)系很容易地利用應(yīng)變分布推出應(yīng)力分布，因此變形測量在模型試驗中居于十分重要的位置。

但由于測量技術(shù)的相對滯后，在土的動力試驗中，尤其是在地下結(jié)構(gòu)的大型振動臺試驗中，土的位移的測試一直是亟待解決的問題。

接觸式測量，需要將測試儀器固定或貼緊在所測結(jié)構(gòu)表面，這給實際應(yīng)用帶來許多安裝困難，如目前常用的拉線式位移計等；非接觸性位移測試技術(shù)作為一類新的位移測試方法，與常規(guī)物理或機械式位移測試 方法相比，具有測試精度高并可以有效消除由于接觸而產(chǎn)生的位移測試誤差等優(yōu)點，但是存在測試點位置及測試量程受限等缺點，如激光位移測試技術(shù)。近年來學(xué)者開展了采用光學(xué)相機采集的照片、動態(tài)視頻結(jié)合后期圖像處理的全局化、自動化位移測試技術(shù)的研究，這種方法對攝影技術(shù)要求較高，對后期處理技術(shù)也有一定的要求，當(dāng)考慮較大位移時受限。

現(xiàn)有研究表明:疊層剪切型模型土箱可以有效減少對土體剪切變形的約束，箱體各層方剛管的水平位移近似代表了所在土層的水平位移。因此，可以通過獲取箱體各層方鋼管的水平位移來近似反應(yīng)土體的變形。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種可靠性高，位移測試可視化的疊層剪切型模型土箱應(yīng)用于地下結(jié)構(gòu)振動臺試驗時土體水平向大位移測試方法和裝置?？朔鲜龅牟蛔悖鉀Q振動條件下土體剪切大變形的測量問題。

本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種疊層剪切模型箱和位移測試系統(tǒng)，包括疊層剪切模型箱1、位移測試系統(tǒng)3，所述位移測試系統(tǒng)3還包括位移記錄書寫臺4、位移傳送裝置5、模型箱和位移量測系統(tǒng)連接裝置6；其中，

所述位移傳送裝置5與疊層剪切模型箱1固定連接，與位移記錄書寫臺4活動連接；位移記錄書寫臺4和疊層剪切模型箱1通過模型箱和位移量測系統(tǒng)連接裝置6通過疊層剪切箱方形鋼管柱2和方形鋼管橫柱7固定連接。

所述位移量測系統(tǒng)裝置3包括位移記錄書寫臺4、位移傳送裝置5、模型箱和位移量測系統(tǒng)連接裝置6。其中，位移傳送裝置5上位移傳送條16一端固定在疊層剪切箱方型鋼管柱2上，另一端位移記錄筆17與位移記錄書寫臺4上的位移記錄板14接觸，位移記錄書寫臺4通過書寫臺固定板8固定在模型箱和位移量測系統(tǒng)連接裝置6上，模型箱和位移量測系統(tǒng)連接裝置6底部與最底端疊層剪切箱方形鋼管柱2相連，頂部和方形鋼管橫柱7相連。

所述位移記錄書寫臺4包括書寫臺固定板8、可調(diào)速電機9、電機安裝板10、紙帶傳送上滾軸11、紙帶傳送下滾軸12、預(yù)調(diào)節(jié)輸送旋鈕13、位移記錄板14、紙帶撫平鎮(zhèn)壓管15。書寫板14為位移計錄筆17書寫區(qū)域，上面放置可書寫紙帶，可調(diào)速電機9帶動紙帶傳送上滾軸11和紙帶傳送下滾軸12運動，通過摩擦帶動紙帶的勻速運動，撫平鎮(zhèn)壓管15保證紙帶的平整。

本實用新型的有益效果在于：

該裝置克服了模型試驗中接觸式位移傳感器安裝困難和非接觸式位移傳感器對成像技術(shù)要求高以及需要后期數(shù)據(jù)處理的問題，通過獲取箱體各層方鋼管的水平位移來近似反應(yīng)土體的變形，更直觀地記錄振動臺試驗中土體位移的實際動態(tài)變化，具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，易于實施和圍護的特點，可望在其他類似試驗中得以應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本實用新型一種疊層剪切模型箱和位移測試系統(tǒng)整體裝配示意圖；

圖2是本實用新型一種位移測試系統(tǒng)整體示意圖；

圖3是本實用新型一種位移記錄書寫臺示意圖；

圖4是本實用新型一種位移傳送書寫筆示意圖；

圖5是本實用新型實施例結(jié)果圖；

附圖標(biāo)記：

1疊層剪切箱 2疊層剪切箱方型鋼管柱

3位移測試系統(tǒng) 4位移記錄書寫臺

5位移傳送裝置 6模型箱和位移量測系統(tǒng)連接裝置

7方形鋼管橫柱 8書寫臺固定板

9可調(diào)速電機 10電機安裝板

11紙帶傳送上滾軸 12紙帶傳送下滾軸

13預(yù)調(diào)節(jié)輸送旋鈕 14位移記錄板

15紙帶撫平鎮(zhèn)壓管 16位移傳送條

17位移記錄筆

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步描述。

如圖1-4所示，疊層剪切型模型土箱應(yīng)用于地下結(jié)構(gòu)振動臺試驗時土體水平向大位移測試裝置，包括疊層剪切形模型箱1和位移測量系統(tǒng)裝置3。疊層剪切形模型箱1在此發(fā)明中用到的部位包括方形鋼管柱2和方形鋼管橫柱7。

如圖1、圖2和圖4所示，位移量測系統(tǒng)裝置3包括位移記錄書寫臺4、位移傳送裝置5、模型箱和位移量測系統(tǒng)連接裝置6。其中，位移傳送裝置5上位移傳送條16一端固定在疊層剪切箱方型鋼管柱2上，另一端位移記錄筆17與位移記錄書寫臺4上的位移記錄板14接觸，位 移記錄書寫臺4通過書寫臺固定板8固定在模型箱和位移量測系統(tǒng)連接裝置6上，模型箱和位移量測系統(tǒng)連接裝置6底部與最底端疊層剪切箱方形鋼管柱2相連，頂部和方形鋼管橫柱7相連。

如圖1和圖3所示，位移記錄書寫臺4包括書寫臺固定板8、可調(diào)速電機9、電機安裝板10、紙帶傳送上滾軸11、紙帶傳送下滾軸12、預(yù)調(diào)節(jié)輸送旋鈕13、位移記錄板14、紙帶撫平鎮(zhèn)壓管15。書寫板14為位移計錄筆17書寫區(qū)域，上面放置可書寫紙帶，可調(diào)速電機9帶動紙帶傳送上滾軸11和紙帶傳送下滾軸12運動，通過摩擦帶動紙帶的勻速運動，撫平鎮(zhèn)壓管15保證紙帶的平整。

該裝置克服了模型試驗中接觸式位移傳感器安裝困難和非接觸式位移傳感器對成像技術(shù)要求高以及需要后期數(shù)據(jù)處理的問題，更直觀地記錄振動臺試驗中土體位移的實際動態(tài)變化，具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，易于實施和圍護的特點，可望在其他類似試驗中得以應(yīng)用。

在正弦波作用下，采用本說明中位移測試方法測得的疊層剪切型模型土箱某層方鋼管的水平位移，與采用非接觸式位移測試方法測得箱體同一位置處的位移，只是大小上存在略微差別，位移變化趨勢基本相似，說明自行研發(fā)的位移測試方法具有較好的測試效果，同時克服了拉線式位移計固定困難及非接觸式位移計測試量程受限的問題，可以用于地下結(jié)構(gòu)振動臺試驗時土體水平向大位移測試。

最后所應(yīng)該說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或等同替代，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在發(fā)明權(quán)利要求范圍中。