一种提供扭转振动荷载的振动台模型试验装置的制作方法

本发明属于结构工程和地震工程领域，具体涉及一种提供扭转振动荷载的振动台模型试验装置。

背景技术：

在地震作用下建筑结构除了发生平移振动外，还会放生扭转振动。发生扭转振动的主要原因是地震引起的地面运动存在转动分量，且受地震影响的构筑物的结构本身存在偏心，即结构的刚度中心与质量中心不重合。即使结构各层质量中心与刚度中心重合，但并不能保证所有的质量中心与刚度中心都在一条竖直直线上，仅在水平地震作用下也会发生扭转振动的现象。震害表明，扭转效应会导致工程结构的破坏，在一些情况下将成为导致工程结构破坏的主要因素。目前，对于由于地面运动存在转动分量而引起的扭转效应的研究尚不够成熟，目前尚不能用理论解释或数值方法模拟这种现象，需要进行试验研究，研究这一机理地试验装置地研制尚不充分，亟需研制能够提供扭转振动荷载地试验装置。基于能够模拟地震振动的振动台试验平台，通过不同扭转荷载的输入与对受振结构模型动力响应的深入分析，可以使这方面研究顺利进行。

技术实现要素：

本发明地目的在于提供一种能够提供扭转振动荷载的振动台模型试验装置。

本发明提出地提供扭转振动荷载的振动台模型试验装置，由固定系统、扭转传递系统和作动器系统组成，其中：

固定系统由底座1、作动器固定支架2、振动台台面4、扭转传递装置固定支座9、环形滑轨14和低摩阻滑块15组成，作动器固定支架2和环形滑轨14分别焊接于底座1上，扭转传递装置固定支座9与振动台台面4沿边缘焊接于同一水平面上，低摩阻滑块15通过振动台台面固定螺栓固定于振动台台面4底部，且低摩阻滑块15置于环形滑轨14上，使振动台台面4只能沿环形滑轨14旋转；

扭转传递系统由作动器卡口装置5、扭转传递装置卡口装置6和扭转传递装置伸缩杆8组成，扭转传递装置伸缩杆8一端卡在扭转传递装置卡口装置6上，另一端插入扭转传递装置固定支座9中，使扭转传递装置伸缩杆8可沿扭转传递装置固定支座9内部的管道伸缩；扭转传递装置卡口装置6和作动器卡口装置5通过卡口装置固定螺栓7连接，使扭转传递装置卡口装置6和作动器卡口装置5只能以卡口装置固定螺栓7为轴进行转动，作动器传力杆13直接卡在作动器卡口装置5上；

作动器系统由作动器3、作动器加速度传感器12和作动器传力杆13组成，作动器3焊接于作动器固定支架2上，作动器传力杆13穿过作动器固定支架2插入作动器3的管道中，作动器3与作动器加速度传感器12连接，通过作动器加速度传感器12控制作动器3的能量输出。

本发明中，所述模型振动台台面4通过振动台面固定螺栓11与低摩阻滑块15牢固固定，并形成一个整体，该整体只能通过低摩阻滑块15沿环形滑轨14以环形滑轨14平面中心为圆心做圆周运动，可以为固定在振动台台面4上的构件、构筑物或建筑物随振动台台面4做圆周运动。

本发明中，作动器3通过作动器传力杆13输出的能量可以通过扭转传递系统传递给扭转传递装置固定支座9和振动台台面4，在环形滑轨14的限制下只能输出扭转振动荷载，这个过程将作动器3输出的能量转化为转动能，提供给试验结构。

本发明中，作动器3连接有作动器加速度传感器12可精准控制扭转的角度、角速度及角加速度。

本发明的工作过程：

将试验构件、构筑物或建筑物通过高强螺栓穿过振动台台面4上的振动台面固定螺孔10与振动台台面4牢固固定。操作作动器加速度传感器12控制作动器3推动作动器传力杆13，通过作动器卡口装置5与扭转传递装置卡口装置6的转动连接、扭转传递装置伸缩杆8与扭转传递装置固定支座9的滑动连接、环形滑轨14与低摩阻滑块15的滑动连接以及低摩阻滑块15与振动台台面4的牢固固定，作动器传力杆13的推动转化为振动台台面4的圆周转动。基于不同试验目的设定振动台的激振输入，进行振动台试验，并通过作动器加速度传感器12、多路高速相机系统和接触式传感器系统分析试验对象的运动、变化过程参数进行测量，研究不同振动输入情况下的扭转振动结构响应、结构性能和结构的破坏模式及结构的抗扭转振动荷载性能。

本发明装置最大的优点是可以测量各种扭转振动激振作用下的结构特性，结合振动台测试可研究结构在设定振动输入过程中发生扭转运动的结构响应，填补目前对结构承受扭转振动荷载的试验研究的空白。

本发明的有益效果：

本发明装置最大的优点是可以测量各种扭转振动激振作用下的结构特性，结合振动台测试可研究结构在设定振动输入过程中发生扭转运动的结构响应，填补目前对结构承受扭转振动荷载的试验研究的空白。

附图说明

图1为本发明的示意图。

图2为本发明的前视图。

图3为本发明的左视图。

图4为本发明的右视图。

图5为本发明的俯视图。

图6为本发明的后视图。

图7为本发明的移除振动台面（4）后的示意图。

图8为本发明的实验例的示意图。

图中标号：1为底座，2为作动器固定支架，3为作动器，4为振动台台面，5为作动器卡口装置，6为扭转传递装置卡口装置，7为卡口装置固定螺栓，8为扭转传递装置伸缩杆，9为扭转传递装置固定支座，10为振动台台面固定螺孔，11为振动台台面固定螺栓，12为作动器加速度传感器，13为作动器传力杆，14为环形滑轨，15为低摩阻滑块，16为实施例中三层柱板式缩尺框架结构模型。

具体实施方式

下面通过实施例进一步描述本发明。

实施例１

本实施例为预制装配混凝土三层柱板式缩尺结构模型试验装置的设置，振动台台面4的形状为正方形，在振动台台面4中央按照对称布置三层柱板式缩尺框架结构模型，用16个振动台台面固定螺栓11将结构模型的4条支撑柱和振动台台面4牢固固定。基于不同试验目的设定振动台的激振输入，进行振动台试验，并通过加速度传感器检测结构模型的扭转振动响应，研究预制装配混凝土三层柱板式缩尺结构模型在不同振动输入情况下的力学特性和破化形式，参照图1~8，装置由固定系统、扭转传递系统和作动器系统组成，其中：

固定系统由底座1、作动器固定支架2、振动台台面4、扭转传递装置固定支座9、振动台面固定螺孔10、振动台面固定螺栓11、环形滑轨14和低摩阻滑块15组成，作动器固定支架2和环形滑轨14分别焊接在底座1上，扭转传递装置固定支座9与振动台台面4沿边缘焊接在同一水平面上，振动台台面固定螺孔10是在振动台台面4上按11×11的排列均匀钻制的圆形螺孔，用振动台面固定螺栓11通过振动台面固定螺孔10将振动台台面4与低摩阻滑块15牢固固定在一起，再将低摩阻滑块15置于环形滑轨14上，使振动台台面4只能沿环形滑轨14旋转；

扭转传递系统由作动器卡口装置5、扭转传递装置卡口装置6、卡口装置固定螺栓7和扭转传递装置伸缩杆8组成，扭转传递装置伸缩杆8卡在扭转传递装置卡口装置6上，通过卡口装置固定螺栓7将扭转传递装置卡口装置6和作动器卡口装置5铰接在一起，使扭转传递装置卡口装置6和作动器卡口装置5只能以卡口装置固定螺栓7为轴进行转动，将扭转传递装置伸缩杆8插入扭转传递装置固定支座9中，使扭转传递装置伸缩杆8可沿扭转传递装置固定支座9内部的管道伸缩，作动器传力杆13直接卡在作动器卡口装置5上；

作动器系统由作动器3、作动器加速度传感器12和作动器传力杆13组成，作动器3焊接在作动器固定支架2上，作动器传力杆13穿过作动器固定支架2插入作动器3的管道中，作动器3与作动器加速度传感器12连接，通过作动器加速度传感器12控制作动器3的能量输出。

所述模型振动台台面4通过振动台面固定螺栓11与低摩阻滑块15牢固固定，并形成一个整体，该整体只能通过低摩阻滑块15沿环形滑轨14以环形滑轨14平面中心为圆心做圆周运动，可以为固定在振动台台面4上的构件、构筑物或建筑物随振动台台面4做圆周运动。

作动器3通过作动器传力杆13输出的能量可以通过扭转传递系统传递给扭转传递装置固定支座9和振动台台面4，在环形滑轨14的限制下只能输出扭转振动荷载，这个过程将作动器3输出的能量转化为转动能，提供给试验结构。

作动器3连接有作动器加速度传感器12可精准控制扭转的角度、角速度及角加速度。