测量地震液化土体侧向永久位移的加速度计串联分布式位移测试仪的制作方法
【专利摘要】本发明属于岩土工程和机械工程【技术领域】，提供的是用于测量地震液化土体侧向永久位移的加速度计串联分布式位移测试仪，其特征在于该仪器由多块串联分布的等长薄金属板组成，金属板之间采用光滑的铰链连接，每块金属板表面固定有AD加速度计。本发明不仅弥补了尚未有可直接测量模型试验中地震液化侧向永久位移的仪器空白，而且为进一步研究地震下土体液化侧向变形模式及分析特征提供基础的数据，进而为评价液化侧向扩流场地桥梁桩基抗震性能提供必要依据。本发明设计巧妙，结构简单，测试精确且直观。
【专利说明】测量地震液化土体侧向永久位移的加速度计串联分布式位移测试仪
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种岩土地震工程领域的用于直接测量地震液化土体侧向永久位移的加速度计串联分布式位移测试仪。
【背景技术】
[0002]桩基础是深基础中最常用的一种形式之一，以其承载力大、稳定性好、沉降小，能够适应各种地质条件及荷载类型等特点，在工业与民用建筑、重型厂房、桥梁、高速铁路、水利、港口码头、近海风力发电及海上采油平台等现代工程中得到广泛应用。诸多地震震害调查表明，土体侧向大变形和流动是造成桥梁桩基破坏的主要原因，并且地震下土体侧向大变形对桩的形状起到显著地控制作用。因此，有必要精确得到地震作用下液化土体侧向永久变形量及其分布模式。模型试验作为评价液化侧向扩流场地桥梁桩基抗震性能的重要手段。试验中，直接获得地震下土体发生液化侧向扩流时的永久变形便显得尤其重要。通常，更多采用数值方法间接计算的方法计算出土体液化侧向永久变形值。然而，目前直接测得地震土体液化侧向永久位移仍存在较大困难，也尚没有适用于测量地震液化土体侧向永久位移的测试仪器。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对地震液化侧向扩流场地模型试验过程中，目前尚没有适用于直接量测地震液化土体侧向永久变形的测试仪器的现状，提供一种加速度计串联分布式位移计。它可以测量液化侧向扩流场地桥梁桩基模型试验过程中土体的侧向永久变形，进而能够有效地用于液化侧向扩流场地桩-土地震相互作用问题的分析。
[0004]本发明提供的用于测量地震液化土体侧向永久变形的加速度计串联分布式位移测试仪，其特征在于该仪器由多块串联分布的等长薄金属板组成，金属薄板之间连接，每块金属板表面上固定有AD加速度计，见图1。AD加速度计同时能够记录加速度时程的单调分量和和循环分量。串联式薄金属板底端与模型试验基底绞接并连接牢靠，确保试验过程中土体只要发生侧向位移均会引起金属板的倾斜。
[0005]本发明提供的用于测量地震液化土体侧向永久变形的加速度串联分布式的位移测试仪，其特征在于通过数值滤波的方法除掉记录的土体加速度时程的高频率成分，得到土体的单调加速度时程Am_(t)。由于单调加速度值由金属薄板的倾斜引起(图1)，因此能够通过公式(I)准确计算出第i个(第I个金属薄板位于土层的最底部)金属板的倾斜角Θ (图1):
A.⑴
[0006]Qi^arcsin--Hi~⑴
g
[0007]式中，g为重力加速度。
[0008]利用图1中重力加速度和单调加速度之间存在的几何关系，进一步能够计算出金属薄板的侧向位移时程U (t)，也是土体在该深度处的侧向位移时程:
η，L η
[0009]u(t)=^ LsinGi^ Amean 奶⑵
i=l g i=l
[0010]其中，L为金属板长度(沿着土体埋深方向)。
[0011]为了使测试的结果更准确，本发明还采取了以下技术措施:
[0012](I)为了减少各个金属薄板之间因链接引起的摩擦作用，在连接处采用光滑的铰链相连。
[0013](2)通过调整金属薄板上附着轻的物体的质量，使得每块金属薄板及附着其上的物体(含加速度计)与周围土体的密度保持一致，保证土体与位移测试仪同步运动，避免金属薄板及其上的物体出现下沉或上浮现象。
[0014]本发明具有以下有益效果:
[0015]本发明不仅填补了目前尚没有适用于直接测试模型试验中地震液化土体侧向永久位移的仪器空白，而且为研究并掌握土体液化侧向变形模式与分布范围提供必要基础数据，进而为评价液化侧向扩流场地桥梁桩基抗震性能提供直接依据。另外，本发明设计巧妙，结构简单，测试精确且直观。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明中涉及到的位移计的原理图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图给出实施例以对本发明作进一步说明，但所给出的实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，因而本专业的技术人员根据上述本发明的内容和设计思想所作出的非本质的改进和调整也应属于本发明的保护范围。
[0018]本发明还给出了采用位移测试计测得地震作用下土体液化侧向变形的永久位移时程实施具体步骤，如下:
[0019](I)将位移计布设在试验中的模型地基土中，确保位移计与基底绞连接牢靠。
[0020](2)然后，试验过程中，获得通过串联分布的加速度计记录土体各个深度处的加速度时程。
[0021](3)对获得的土体加速度时程进行数值滤波，得到土体单调的加速度时程。
[0022](4)基于上述位移测试仪的工作原理，结合公式⑴和(2)，编制土层侧向永久位移计算的程序。
[0023](5)将上述获得土层各深度处的单调加速度时程，导入土层侧向永久位移计算的程序，获得地震下液化侧流过程中土体永久位移时程。
【权利要求】
1.用于测量地震液化土体永久位移的加速度计串联式位移测试仪，其特征在于该测试仪是由多块串联式等长的薄金属板组成，金属板之间相互连接，每块金属板表面固定有AD加速度计；然后，对记录的加速度时程进行数值滤波，获得土体的单调加速度时程，反算出各个金属板的倾斜角，最终利用重力加速度与单调加速度的几何关系，得到土体的侧向永久位移时程。
2.根据权利要求1所述的用于测量地震液化土体永久位移的加速度计串联式位移测试仪，其特征在于AD加速度计能够记录加速度时程的单调分量和和循环分量。
3.根据权利要求1所述的用于测量地震液化土体永久位移的加速度计串联式位移测试仪，其特征在于各个金属薄板之间采用铰链连接，以及整个金属板底端与基底铰接且彼此连接牢靠。
【文档编号】E02D1/00GK104234024SQ201410555500
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】唐亮, 凌贤长 申请人:唐亮, 凌贤长