专利名称：用于振动台试验的层叠多向剪切型模型箱装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于地下结构振动台试验的模型箱，尤其涉及一种层叠式多向剪切模型箱装置。
背景技术：
在地下结构的振动台试验中，往往将模型土放置在模型箱内来模拟无限地基。迄今，地下结构振动台试验中常用的模型箱有刚性箱、柔性箱、层状剪切箱。由于层状剪切箱在模拟土的剪切变形方面优于前两种模型箱，被认为较为理想的模型箱。现有的剪切箱有应用于单个振动台试验的单向叠环式剪切箱、悬挂式多向剪切箱和适用于台阵的双向剪切箱。单向叠环式剪切箱只能输入一个方向的地震激励，层叠双向剪切箱不能同时输入两个方向的地震激励，悬挂式多向剪切箱虽然适用性广，但结构复杂，需要制作悬挂支架和梁架，安装时需控制各层框架的水平度。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种层叠式多向剪切模型箱装置用于地下结构振动台试验，以克服上述的不足。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是设计一种用于振动台试验的层叠多向剪切型模型箱装置，由安装在振动台上的刚性底板和设置在刚性底板上的层状结构箱体组成。其中，所述层状结构箱体由8层以上的形状相同的等间距水行叠放的层叠框架构成，各层叠框架的下面均勻安置三个以上的滑柱，该滑柱的端部嵌有滚珠；在所述滑柱对应的下层层叠框架上设置边缘为圆形的滑槽，上层层叠框架的滑柱放在下层层叠框架的滑槽内；并且所述滑柱在轴向充磁，同时在所述滑槽的四周放置充磁方向与滑柱一致的磁性物质。所述滑柱也可以采用非铁磁材料，且滑柱上套有充磁方向与所述磁性物质一致的磁环。作为一种解决方案，所述滑柱和滑槽可以构成如下，所述层叠框架由铝合金方管围成，各层叠框架等间距开有三个以上的圆形的垂直方向的贯通槽，各层叠框架的贯通槽的位置相同，且贯通槽的侧壁采用垂直方向充磁的钕铁硼材料；在所述贯通槽内固定一块水平方向的滑槽板，滑槽板以上形成所述滑槽；在所述滑槽板的下面的中心位置固定所述滑柱。作为一种优化选择，所述层状结构箱体由18层层叠框架构成。本发明的有益效果各层叠框架通过滑杆和滑槽连接，且滑杆和滑槽可以在限定范围内轻松移动，使各层层叠框架间发生剪切变形，保证了层状结构箱体各层结构运动的独立性和相关性的合理关系。磁环和垂直方向充磁的钕铁硼材料的相互作用力起到控制层状结构箱体侧向刚度、限制各层层叠框架发生扭转变形的作用。本实用新型构造简单，制作、安装方便，适应于水平向的多向地震动输入。
图1为本实用新型层叠式多向剪切模型箱装置的一个实施例的结构示意图图2为图1所示实施例中层叠框架结构示意图图3图1所示实施例中滑动装置布置图图4图3中1-1向滑动装置剖面图图中1、刚性底板，2、封闭铝合金层叠框架，3、贯通槽，4、刚性杆，5、滑槽底板， 6、贯通板，7、滑槽侧板，8、钢珠，9、滑槽，10、磁环。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本实用新型的一个实施例加以说明实施例中的模型箱由刚性底板1、层状结构箱体组成。层状结构箱体由18层形状相同的层叠框架2垂直等间距平行排列而成，最底层层叠框架与刚性底板1固结。层叠框架2为圆环形的中空铝合金封闭框架，铝合金封闭框架直径4. 2米，装置总高2. 152米。层叠框架2之间设置滑柱和滑槽。该滑槽允许滑柱在一定范围内可以沿水平各个方向轻松滑动。滑柱和滑槽如下设置各层层叠框架2的上下面均开有方孔，并用铝合金贯通板6连接上下面的方孔，形成贯通槽3，在每层封闭铝合金层叠框架2上等间距开12个贯通槽3。贯通板6和与其接触的铝合金框的侧面锚固连接。在贯通槽3内横向固定高强铝合金滑槽底板5，滑槽底板5 的上面沿贯通板6的内切圆固定管状的滑槽侧板7，其中滑槽侧板7采用纵向充磁的钕铁硼材料。在滑槽底板5下表面的中心处固定竖直的高强铝合金材料的刚性杆4，刚性杆4端部嵌有一个滚珠5，并且刚性杆4外围固定一个充磁方向与滑槽侧板7相同的磁环10，形成滑柱。滑槽底板5的上表面与滑槽侧板7形成自由滑槽9。上层铝合金框架的刚性杆4 放在下层铝合金框架的滑槽9内，由于滑柱和滑槽位于各层层叠框架2之间，所以顶层层叠框架2的贯通槽3内不设置滑槽9，底层层叠框架2的贯通槽3内不设置刚性杆4。上层的刚性杆4放在下层框架的滑槽9内。以上层叠框架2中的贯通槽3，以及安装在贯通槽3中的滑槽侧板7、刚性杆4、磁环10、滚珠5、钕铁硼组成了滑动装置。本实用新型在试验中18层层叠框架构成的层状结构箱体对内部土体提供水平方向的约束，层叠框架2的层与层之间通过刚性杆4和滚珠5支撑。当沿水平X方向输入地震激励时，固定在上层层叠框架2上的刚性杆4在沿X方向滑动，由于滑槽侧板7和磁环 10磁极相同，所以滑槽和滑杆互相排斥，在水平方向磁力作用下，使上下两层框架在X方向上的相对位移保持在合理的范围内，同时，各层水平方向磁力还起到控制层状结构箱体发生扭转的作用。由于该模型箱装置为一轴对称结构，故可沿任意方向输入地震激励，滑柱可以在滑槽内做任意方向的水平运动，并且保证上下两层框架在各个方向上的水平相对位移保持的在合理的范围。所以本实用新型能够用于沿任意水平方向输入地震激励的振动台试验。
权利要求1.用于振动台试验的层叠多向剪切型模型箱装置，由安装在振动台上的刚性底板和设置在刚性底板上的层状结构箱体组成，其特征在于所述层状结构箱体由8层以上的形状相同的等间距水行叠放的层叠框架构成，各层叠框架的下面均勻安置三个以上的滑柱，该滑柱的端部嵌有滚珠；在所述滑柱对应的下层层叠框架上设置边缘为圆形的滑槽，上层层叠框架的滑柱放在下层层叠框架的滑槽内；并且所述滑柱在轴向充磁，同时在所述滑槽的四周放置充磁方向与滑柱一致的磁性物质。
2.如权利要求1所述的用于振动台试验的层叠多向剪切型模型箱装置，其特征在于 所述滑柱采用非铁磁材料，且滑柱上套有充磁方向与所述磁性物质一致的磁环。
3.如权利要求1或2所述的用于振动台试验的层叠多向剪切型模型箱装置，其特征在于所述滑柱和滑槽构成如下，所述层叠框架由铝合金方管围成，各层叠框架等间距开有三个以上的圆形的垂直方向的贯通槽，各层叠框架的贯通槽的位置相同，且贯通槽的侧壁采用垂直方向充磁的钕铁硼材料；在所述贯通槽内固定一块水平方向的滑槽板，滑槽板以上形成所述滑槽；在所述滑槽板的下面的中心位置固定所述滑柱。
4.如权利要求1所述的用于振动台试验的层叠多向剪切型模型箱装置，其特征在于 所述层状结构箱体由18层层叠框架构成。
专利摘要用于振动台试验的层叠双向剪切型模型箱装置，涉及一种用于大型地下结构振动台试验的层叠式双向剪切模型箱装置。本装置由安装在振动台上的刚性底板和设置在刚性底板上的层状结构箱体组成，所述层状结构箱体由8层以上的形状相同的等间距水平叠放的层叠框架构成，各层叠框架之间设置滑动连接装置，该滑动连接装置允许各层叠框架在一定范围内轻松滑动。由于各层叠框架通过滑动装置连接，保证了层状结构箱体各层结构运动的独立性和相关性，且适应于单向或双向地震动输入。本实用新型构造简单，制作、安装方便。
文档编号E02D33/00GK201974280SQ20112005745
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月7日 优先权日2011年3月7日
发明者李立云, 李霞, 杜修力, 王卉娜, 路德春, 陈明琦 申请人:北京工业大学