本實用新型屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可視化的應用于地下結(jié)構(gòu)液化大變形振動臺試驗結(jié)構(gòu)水平向大位移測試裝置。

背景技術(shù)：

近年來的地震災害表明，地鐵等地下結(jié)構(gòu)的破壞很大一部分是因地基產(chǎn)生過大變形引起的傾覆和開裂，或因差異沉降引起的裂縫而影響工程結(jié)構(gòu)的正常使用，即土體的大變形引起的地下結(jié)構(gòu)的破壞。隨著大規(guī)模的軌道交通建設(shè)，地鐵車站結(jié)構(gòu)不可避免穿越可液化土層，砂土液化產(chǎn)生大變形會對地鐵車站結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重要影響，研究地下結(jié)構(gòu)在液化場地下的位移變化規(guī)律就顯得尤其重要。由于缺乏現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，近年來，振動臺試驗是測取結(jié)構(gòu)變形的重要手段之一。

但由于測量技術(shù)的相對滯后，在土的動力試驗，尤其是在地下結(jié)構(gòu)的大型振動臺試驗中，結(jié)構(gòu)的位移以及動態(tài)變化過程一直缺乏合適的測試方法。

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，目前常用的是拉線式位移計，但是振動過程中結(jié)構(gòu)的位移變化難易實時觀測。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，但也存在測試點位置及測試量程受限等缺點。針對目前的接觸性、非接觸性位移測試技術(shù)的缺陷，近年來學者開展了采用光學相機采集的照片、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。但是對于土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，受內(nèi)部結(jié)構(gòu)可視化的影響，目前的測試手段難以實現(xiàn)。

接觸式位移測量和非接觸式位移測量的結(jié)合，既可以獲得地下結(jié)構(gòu)位移變化值，又可以實現(xiàn)振動臺試驗中結(jié)構(gòu)位移變化過程的實時監(jiān)測，將更有效得監(jiān)測地下結(jié)構(gòu)的位移變化。

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，用于地下結(jié)構(gòu)振動臺試驗中地下結(jié) 構(gòu)位移測試的裝置?？朔鲜龅牟蛔?，解決振動臺試驗條件下液化場地中地下結(jié)構(gòu)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：

一種可視化的應用于地下結(jié)構(gòu)液化大變形振動臺試驗結(jié)構(gòu)水平向大位移測試方法和裝置，包括疊層剪切形模型箱1、位移測量系統(tǒng)裝置2和需要測定位移的結(jié)構(gòu)3；其中，

所述需要測定位移的結(jié)構(gòu)3上所測位移位置處設(shè)置有結(jié)構(gòu)預埋件螺釘4，方便同位移測量系統(tǒng)裝置2的結(jié)構(gòu)預埋件連接活塞桿8相連，其中結(jié)構(gòu)預埋件連接活塞桿8端頭部位內(nèi)部設(shè)有螺紋孔；

所述位移測量系統(tǒng)裝置2包括位移測試系統(tǒng)讀入裝置5、虹吸管6、位移測試系統(tǒng)讀出裝置7。虹吸管6內(nèi)部有液壓油，虹吸管左右兩端分別通過位移測試系統(tǒng)讀入裝置虹吸管連接口11和位移測試系統(tǒng)讀出裝置虹吸管連接口12同位移測試系統(tǒng)讀入裝置5和位移測試系統(tǒng)讀出裝置7相連。位移測試系統(tǒng)讀入裝置5和位移測試系統(tǒng)讀出裝置7必須處于同一水平高度，以保證兩頭端口處保持同一大氣壓。

所述位移測試系統(tǒng)讀入裝置5包括結(jié)構(gòu)預埋件連接活塞桿8、位移測試系統(tǒng)讀入裝置活塞9、位移測試系統(tǒng)讀入裝置活塞桶10、位移測試系統(tǒng)讀入裝置虹吸管連接口11。當需要測定位移的結(jié)構(gòu)3發(fā)生運動時，引起結(jié)構(gòu)預埋件螺釘4和結(jié)構(gòu)預埋件連接活塞桿8的運動，推動位移測試系統(tǒng)讀入裝置活塞9的位移變化，導致位移測試系統(tǒng)讀入裝置活塞桶10內(nèi)部氣壓變化引起虹吸管6內(nèi)液壓油的左右運動。

所述位移測試系統(tǒng)讀出裝置7包括位移測試系統(tǒng)讀出裝置虹吸管連接口12、位移測試系統(tǒng)讀出裝置活塞桶13、位移測試系統(tǒng)讀出裝置活塞14、標尺15、液體刻度顯示管16。虹吸管6內(nèi)液壓油的左右運動引起位移測試系統(tǒng)讀出裝置活塞桶13左側(cè)桶內(nèi)的氣壓變化，帶動位移測試系統(tǒng)讀出裝置活塞14的左右移動，由此改變位移測試系統(tǒng)讀出裝置活塞桶13右側(cè)桶內(nèi)的氣壓變化，造成液體刻度顯示管16內(nèi)部液壓油的移動，液體刻度顯示管16管體表面標有相應刻度，液體刻度顯示管16內(nèi)部液壓油初始位置為標尺15所標定位置。利用高速攝像機記錄試驗過程中液體刻度顯示管16內(nèi)部液壓油的運動，這樣疊層剪切形模型箱1內(nèi)部需要測定位移的 結(jié)構(gòu)3的絕對位移變化過程就通過液體刻度顯示管16內(nèi)部液壓油的左右運動體現(xiàn)出來，再利用數(shù)字圖像處理技術(shù)，獲得標示點處的試驗結(jié)果，不同位置處的絕對位移變化差值就體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的變形。

本實用新型的有益效果在于：

該裝置克服了振動臺試驗中地下結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測困難的問題，將接觸式位移測量和非接觸式位移測量進行結(jié)合，既可以獲得地下結(jié)構(gòu)位移變化值，又可以實現(xiàn)振動臺試驗中結(jié)構(gòu)位移變化過程的實時監(jiān)測，將更有效得了解地下結(jié)構(gòu)的位移變化情況。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用。

附圖說明

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

圖2是本實用新型一種結(jié)構(gòu)和位移測試系統(tǒng)連接裝置示意圖；

圖3是本實用新型一種位移測試系統(tǒng)示意圖；

圖4是本實用新型一種位移測試系統(tǒng)讀入裝置示意圖；

圖5是本實用新型一種位移測試系統(tǒng)讀出裝置示意圖；

圖6是本實用新型效果圖。

附圖標記：

1疊層剪切箱 2位移測試系統(tǒng)

3結(jié)構(gòu) 4結(jié)構(gòu)預埋件螺釘

5位移測試系統(tǒng)讀入裝置 6虹吸管

7位移測試系統(tǒng)讀出裝置 8結(jié)構(gòu)預埋件連接活塞桿

9位移測試系統(tǒng)讀入裝置活塞 10位移測試系統(tǒng)讀入裝置活塞桶

11位移測試系統(tǒng)讀入裝置虹吸管連接口 12位移測試系統(tǒng)讀出裝置虹吸管連接口

13位移測試系統(tǒng)讀出裝置活塞桶 14位移測試系統(tǒng)讀出裝置活塞

15標尺 16液體刻度顯示管

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行進一步描述。如圖1-5所示，一種可視化的應用于地下結(jié)構(gòu)液化大變形振動臺試驗結(jié)構(gòu)水平向大位移測試方法和裝置，包括疊層剪切形模型箱1、位移測量系統(tǒng)裝置2和需要測定位移的結(jié)構(gòu)3。

如圖1、圖2和圖4所示，需要測定位移的結(jié)構(gòu)3上所測位移位置處應該設(shè)置有結(jié)構(gòu)預埋件螺釘4，方便同位移測量系統(tǒng)2的結(jié)構(gòu)預埋件連接活塞桿8相連，其中結(jié)構(gòu)預埋件連接活塞桿8端頭部位內(nèi)部設(shè)有螺紋孔。

如圖1和圖3所示，位移測量系統(tǒng)裝置2包括位移測試系統(tǒng)讀入裝置5、虹吸管6、位移測試系統(tǒng)讀出裝置7。虹吸管6內(nèi)部有液壓油，虹吸管左右兩端分別通過位移測試系統(tǒng)讀入裝置虹吸管連接口11和位移測試系統(tǒng)讀出裝置虹吸管連接口12同位移測試系統(tǒng)讀入裝置5和位移測試系統(tǒng)讀出裝置7相連。位移測試系統(tǒng)讀入裝置5和位移測試系統(tǒng)讀出裝置7必須處于同一水平高度，以保證兩頭端口處保持同一大氣壓。

如圖1、圖3和圖4所示，位移測試系統(tǒng)讀入裝置5包括結(jié)構(gòu)預埋件連接活塞桿8、位移測試系統(tǒng)讀入裝置活塞9、位移測試系統(tǒng)讀入裝置活塞桶10、位移測試系統(tǒng)讀入裝置虹吸管連接口11。當需要測定位移的結(jié)構(gòu)3發(fā)生運動時，引起結(jié)構(gòu)預埋件螺釘4和結(jié)構(gòu)預埋件連接活塞桿8的運動，推動位移測試系統(tǒng)讀入裝置活塞9的位移變化，導致位移測試系統(tǒng)讀入裝置活塞桶10內(nèi)部氣壓變化引起虹吸管6內(nèi)液壓油的左右運動。

如圖1、圖3和圖5所示，位移測試系統(tǒng)讀出裝置7包括位移測試系統(tǒng)讀出裝置虹吸管連接口12、位移測試系統(tǒng)讀出裝置活塞桶13、位移測試系統(tǒng)讀出裝置活塞14、標尺15、液體刻度顯示管16。虹吸管6內(nèi)液壓油的左右運動引起位移測試系統(tǒng)讀出裝置活塞桶13左側(cè)桶內(nèi)的氣壓變化，帶動位移測試系統(tǒng)讀出裝置活塞14的左右移動，由此改變位移測試系統(tǒng)讀出裝置活塞桶13右側(cè)桶內(nèi)的氣壓變化，造成液體刻度顯示管16內(nèi)部液壓油的移動，液體刻度顯示管16管體表面標有相應刻度，液體刻度顯示管16內(nèi)部液壓油初始位置為標尺15所標定位置。利用高速攝像機記錄試驗過程中液體刻度顯示管16內(nèi)部液壓油的運動，這樣疊層剪切形模型箱1 內(nèi)部需要測定位移的結(jié)構(gòu)3的絕對位移變化過程就通過液體刻度顯示管16內(nèi)部液壓油的左右運動體現(xiàn)出來，再利用數(shù)字圖像處理技術(shù)，獲得標示點處的試驗結(jié)果，不同位置處的絕對位移變化差值就體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的變形。

該裝置克服了振動臺試驗中地下結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測困難的問題，將接觸式位移測量和非接觸式位移測量進行結(jié)合，既可以獲得地下結(jié)構(gòu)位移變化值，又可以實現(xiàn)振動臺試驗中結(jié)構(gòu)位移變化過程的實時監(jiān)測，將更有效得了解地下結(jié)構(gòu)的位移變化情況。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用。

在某場地波作用下，采用本說明中位移測試方法測得的非液化場地下地下結(jié)構(gòu)位移，與同類型振動臺試驗中，采用拉線式位移計測得的結(jié)構(gòu)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需要在箱體一側(cè)開洞引出測線從而不能在液化工況下使用的弊端，可以用于液化場地下振動臺試驗中結(jié)構(gòu)位移的測試。

最后所應該說明的是，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行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或等同替代，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應涵蓋在發(fā)明權(quán)利要求范圍中。