本實用新型涉及試驗機(jī)械領(lǐng)域，尤其是涉及一種振動臺模型試驗所用的模型箱。

背景技術(shù)：

土體是無邊界的半無限自由介質(zhì)。在振動臺模型試驗中，土體被限制在模型箱的有限空間內(nèi)。由于模型箱振動形態(tài)的變化和箱體邊界處對地震波的反射，實驗結(jié)果受到“模型箱效應(yīng)”的影響。合理設(shè)計振動臺試驗?zāi)Ｐ拖?，削弱上述不利影響。使得在約束土體的同時，模型箱對土體振動的影響控制在合理范圍內(nèi)。因此，盡可能的模擬原型地基和結(jié)構(gòu)物的受激振動過程，為土體提供較為理想的剪切變形條件，是振動臺模型實驗中考需要解決的問題。

目前，在振動臺試驗中，常用的模型箱有剛性模型箱、圓筒型柔性模型箱和層狀剪切模型箱三種。

剛性模型箱采用木板或鋼板做側(cè)壁，并加木條或角鋼支撐，其側(cè)壁剛度大；采用內(nèi)壁襯海綿、聚苯乙烯泡沫等柔性材料削弱邊界效應(yīng)。但側(cè)壁柔性材料的尺寸和剛度較難選擇，材料柔性過大導(dǎo)致土體發(fā)生彎曲變形，剛度過大則導(dǎo)致反射波太強(qiáng)，材料性能不穩(wěn)定，模擬效果較差，模型箱效應(yīng)明顯。圓筒型柔性模型箱由圓筒形的橡膠膜構(gòu)成，橡膠膜側(cè)壁上端固定于上部鋼環(huán)，下部固定在基底鋼板上，土體可發(fā)生多水平方向的剪切變形；橡膠膜外包纖維帶或鋼絲，以提供徑向剛度。若纖維帶的間距過大，土體向外膨脹，約束壓力釋放，土層易發(fā)生彎曲變形；若過小，側(cè)壁剛度過大，難以提供剪切變形。因而，模型箱模擬效果好于剛性模型箱，但外包纖維帶間距的影響較大，也較難處理。疊層剪切型模型箱其由多層矩形平面鋼框架由下至上疊合而成，并在層間放置滾珠或軸承，以實現(xiàn)層間的剪切運(yùn)動；箱體各層框架可以自由滑動，邊界效應(yīng)較弱，對土剪切變形的模擬較好。振動臺實驗要求模型箱具備足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，各疊層滿足質(zhì)輕、層間摩擦力小和層間位移可控制的要求。

授權(quán)號為CN204286919U公開了的一種新型的測試樁土動力相互作用的層疊剪切模型箱。該模型箱無法限制層間框架的相對變形，無法模擬土體的剪切變形。在強(qiáng)烈振動下，土體發(fā)生剪切變形，模型箱各層框架間近乎無摩擦的相互滑動。該實用新型定位螺釘?shù)奈恢霉潭ǎㄎ徊畚挥诳蚣苤?，使得模型箱無法限制框架層間位移，更無法調(diào)節(jié)位移大小，無法合理模擬土體的剪切變形。模型箱未設(shè)計限制整體位移的裝置。在振動方向，需要設(shè)置整體限位裝置，以控制土體發(fā)生交大變形。同時，結(jié)構(gòu)整體慣性力較大，模型箱在振動方向需確保具備足夠的穩(wěn)定性。

模型箱設(shè)計無法考慮側(cè)向土壓力。在振動臺實驗中，實驗設(shè)計分為考慮側(cè)向土壓力和不考慮側(cè)向土壓力兩種。現(xiàn)有設(shè)計未考慮側(cè)向土壓力，也無法調(diào)整土壓力大小。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為克服上述情況不足，旨在對框間的相對滑動位移進(jìn)行限制，以更加合理的模擬土體的剪切變形。

一種新型疊層式剪切模型箱限位框，包括疊層框架和滾珠軸承，所述疊層框架由側(cè)向框和切向框合圍而成；所述側(cè)向框朝上面中部設(shè)置有導(dǎo)向滑軌，導(dǎo)向滑軌內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向滾珠；所述導(dǎo)向滑軌的兩側(cè)分別設(shè)置有層間限位槽，所述層間限位槽內(nèi)的兩側(cè)可設(shè)置限位調(diào)節(jié)器，所述疊層框架背向所述層間限位槽的朝下面固定連接有層間限位銷；所述滾珠軸承嵌設(shè)于所述側(cè)向框的側(cè)向端面。

進(jìn)一步的，還包括切向限位孔，所述切向限位孔內(nèi)貫穿有切向土壓模擬器，所述切向土壓模擬器的端部設(shè)置有限位裝置。

進(jìn)一步的，所述切向限位孔為四個且由三塊面鋼板與所述疊層框架焊接合圍而成，兩兩相對設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述限位裝置為兩個螺栓貫穿連接所述切向土壓模擬器。

進(jìn)一步的，所述切向土壓模擬器是鋼條。

進(jìn)一步的，所述疊層框架由空心的箱形鋼材制作且通過焊接形成封閉結(jié)構(gòu)。

作為一個總的發(fā)明構(gòu)思，本實用新型還提供了一種模型箱，包括側(cè)向約束裝置和若干個相互層疊的框體，所述框體為上述的疊層式剪切模型箱限位框。

本實用新型采用層間限位裝置限制并調(diào)整層間相對位移，更好模擬土層的剪切變形。當(dāng)考慮側(cè)向土壓力時，采用不同剛度的切向土壓模擬器模擬不同大小的土體側(cè)向壓力。

本實用新型的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

附圖說明

圖1是本實用新型提供的限位框一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型圖1所示A處的主視圖。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

請一并參照圖1和圖2，本實用新型疊層式剪切模型箱限位框包括疊層框架1和滾珠軸承3，所述疊層框架1由空心的箱形鋼材制作且通過焊接形成封閉結(jié)構(gòu)。所述疊層框架1分別側(cè)向框和切向框。所述側(cè)向框朝上面中部設(shè)置有導(dǎo)向滑軌11，導(dǎo)向滑軌11內(nèi)設(shè)有導(dǎo)向滾珠。導(dǎo)向滑軌11的兩側(cè)分別設(shè)置有層間限位槽2，所述層間限位槽2內(nèi)的兩側(cè)可投入限位調(diào)節(jié)器21，所述疊層框架1背向所述層間限位槽2的朝下面固定連接有層間限位銷22。所述滾珠軸承3嵌設(shè)于所述側(cè)向框的側(cè)向端面，位于所述側(cè)向框和約束所述側(cè)向框的側(cè)向約束裝置8之間。

進(jìn)一步的，還包括在與所述切向框外側(cè)面固定連接的切向限位孔4，所述切向限位孔4為四個且由三塊面鋼板與所述疊層框架1焊接合圍而成，兩兩相對設(shè)置。所述切向限位孔4內(nèi)上下貫穿有切向土壓模擬器5，所述切向土壓模擬器5為橡膠條或者鋼條。所述切向土壓模擬器5的端部設(shè)置有限位裝置51。所述限位裝置51為兩個螺栓貫穿連接所述切向土壓模擬器5。

若干相互層疊的本實用新型所示的疊層式剪切模型箱限位框和若干用于限制本實用新型所示的疊層式剪切模型箱限位框切向滑移的側(cè)向約束裝置8構(gòu)成剪切模型箱的大體框架。

為進(jìn)一步描述該實用新型的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)陳述工作原理如下：

如圖1所示，所述側(cè)向約束裝置8設(shè)置在側(cè)向，用于限制模型箱疊層框架1切向的滑動，保證整體穩(wěn)定性，但同時不能影響疊層框架1自由滑動，因而所述側(cè)向約束裝置8與疊層框架1間需要設(shè)置滾珠軸承3，使得在滑動時與側(cè)向約束裝置8的摩擦力最小。本實用新型所示的疊層式剪切模型箱限位框相互層疊后，因每層有所述切向限位孔4，在所述切向限位孔4從上往下均穿上切向土壓模擬器5，所述切向土壓模擬器5可以是橡膠條或者鋼條；限位裝置51位于切向土壓模擬器5的端部，切向土壓模擬器5有一定的富余長度，當(dāng)各層框之間有很大相對位移時，切向土壓模擬器5端部的富余長度會變短，而土的剪切變形不宜過大，為了防止相對位移過大，在切向土壓模擬器5端部設(shè)置限位裝置51；限位裝置51可以是兩個螺栓穿透51擰住切向土壓模擬器5，當(dāng)富余長度過小時，限位裝置51會直接碰到所述切向限位孔4，由于螺栓較長，這樣限位裝置51會切向限位孔4卡住，層間限位效果也就達(dá)到了。

如圖2所示，限位調(diào)節(jié)器21位于層間限位槽2兩側(cè)，層間限位銷22固定在疊層框架1下側(cè)，位于層間限位槽2正下方。限位調(diào)節(jié)器21是放在層間限位槽2內(nèi)，放入后，上一層的層間限位銷22的活動幅度就被限制了。上一層框的層間限位銷22正好投在本層的層間限位槽2中，而層間限位槽2的長度有限，相互滑動時層間限位銷22被限制在層間限位槽2中，起到限位作用；當(dāng)投入限位調(diào)節(jié)器21時，層間限位槽2的有效滑動范圍變小，限制了層間限位銷22的滑動范圍，達(dá)到調(diào)節(jié)疊層框架1層間相對位移的效果。

本實用新型的優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)計了模型箱的各種限位裝置。當(dāng)不考慮側(cè)向土壓力時，如圖2所示，采用層間限位裝置限制并調(diào)整層間相對位移，較好的模擬土層的剪切變形。同時，當(dāng)考慮側(cè)向土壓力時，采用不同剛度的切向土壓模擬器5模擬不同大小的土體側(cè)向壓力。同時，通過限位裝置51限制模型箱的整體位移，提高整體穩(wěn)定性。因此，本實用新型科學(xué)合理，具有實用、可靠等優(yōu)點(diǎn)。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的范圍內(nèi)可以對上述實施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。