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用于隧道結(jié)構(gòu)多點(diǎn)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的模型箱轉(zhuǎn)動(dòng)式接頭裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于隧道結(jié)構(gòu)多點(diǎn)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的模型箱轉(zhuǎn)動(dòng)式接頭裝置，該接頭裝置連接兩個(gè)模型箱，所述的接頭裝置包括轉(zhuǎn)軸栓釘、栓槽、彈簧、端部槽鋼、蓋板和防滲材料，所述的轉(zhuǎn)軸栓釘設(shè)置在兩個(gè)模型箱中的一個(gè)模型箱底部邊緣，所述的栓槽設(shè)置在另一個(gè)模型箱底部邊緣，各模型箱相鄰端底部邊緣均設(shè)一底部槽鋼，槽鋼上設(shè)置蓋板，所述的轉(zhuǎn)軸栓釘插入栓槽中構(gòu)成一個(gè)連接件，并在該連接件兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置連接兩個(gè)模型箱的彈簧，所述的防滲材料設(shè)置在兩個(gè)模型箱之間，放置兩個(gè)模型箱內(nèi)的模型土外落。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有足夠的強(qiáng)度、彈性轉(zhuǎn)動(dòng)的能力、較大的軸向剛度、剪切剛度、密封功能等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】用于隧道結(jié)構(gòu)多點(diǎn)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的模型箱轉(zhuǎn)動(dòng)式接頭裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種連接接頭，特別涉及一種用于隧道結(jié)構(gòu)多點(diǎn)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的模型箱轉(zhuǎn)動(dòng)式接頭裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著地下結(jié)構(gòu)震害的發(fā)生，地下結(jié)構(gòu)抗震的相關(guān)研究受到了廣泛的重視。振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)是進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)抗震分析的重要方法，得到了廣泛的使用和認(rèn)可。地下結(jié)構(gòu)和地上結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的一個(gè)重要的區(qū)別在于，地下結(jié)構(gòu)位于巖土介質(zhì)之中，在地震作用下，結(jié)構(gòu)和巖土介質(zhì)相互作用，表現(xiàn)出不同的振動(dòng)特性。通過(guò)在模型箱中放置模型巖土材料和地下結(jié)構(gòu)模型，可以模擬地下結(jié)構(gòu)和巖土介質(zhì)的相互作用，對(duì)于研究地下結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)和震害機(jī)理，具有重要的意義。因此試驗(yàn)用模型箱是進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的必要裝備。由于地質(zhì)條件的非均勻性和地震波傳播的波動(dòng)特性，地震作用下，隧道除了在斷面方向受到巖土介質(zhì)變形的影響，在沿隧道縱向，也將受到巖土介質(zhì)剪切變形和蠕動(dòng)效應(yīng)的影響。過(guò)去隧道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)由于條件的限制，主要局限在模擬一致激勵(lì)以或者垂直方向剪切變形對(duì)隧道斷面的影響。隨著多點(diǎn)振動(dòng)臺(tái)的投入使用，對(duì)于隧道結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行縱向非一致激勵(lì)的振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)已經(jīng)成為可能，這對(duì)于模型實(shí)驗(yàn)用模型箱的性能提出了新的要求。
[0003]一種廣泛使用的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖錇閯傂阅Ｐ拖洌瑖?guó)內(nèi)楊林德教授等人曾使用剛性模型箱對(duì)地下盾構(gòu)隧道管段進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。剛性模型箱可以使用單個(gè)振動(dòng)臺(tái)模擬地下結(jié)構(gòu)在一致激勵(lì)作用下的地震響應(yīng)。剛性模型箱不足在于不具備變形能力，不能模擬場(chǎng)地在地震作用下非一致變形對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的影響。
[0004]另一種廣泛使用的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖錇榧羟惺侥Ｐ拖洹＜羟惺侥Ｐ拖渫ㄟ^(guò)使用單個(gè)振動(dòng)臺(tái)，可以模擬巖土介質(zhì)在垂直于地面方向的變形，從而對(duì)隧道結(jié)構(gòu)斷面形成剪切作用。剪切模型箱的不足在于不能模擬沿隧道縱向的非一致激勵(lì)效應(yīng)，不能考慮土層縱向的蠕動(dòng)變形，也不能用于多點(diǎn)振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)。
[0005]用于多點(diǎn)振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)的分段式模型箱具有沿水平面彎曲變形和蠕動(dòng)能力，可以用于地下結(jié)構(gòu)多點(diǎn)振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)在不同的振動(dòng)臺(tái)上輸入不同的地震波，該種模型箱可以對(duì)隧道結(jié)構(gòu)沿軸向的非一致作用。
[0006]該種分段式模型箱要求一種高性能的模型箱接頭結(jié)構(gòu)。該種接頭結(jié)構(gòu)在振動(dòng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域尚沒(méi)有類似設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種具有足夠的強(qiáng)度、彈性轉(zhuǎn)動(dòng)的能力、較大的軸向剛度、剪切剛度、密封功能的測(cè)量準(zhǔn)確的用于隧道結(jié)構(gòu)多點(diǎn)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的模型箱轉(zhuǎn)動(dòng)式接頭裝置。
[0008]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)；一種用于隧道結(jié)構(gòu)多點(diǎn)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的模型箱轉(zhuǎn)動(dòng)式接頭裝置，該接頭裝置連接兩個(gè)模型箱，其特征在于，所述的接頭裝置包括轉(zhuǎn)軸栓釘、栓槽、彈簧、端部槽鋼、蓋板和防滲材料，所述的轉(zhuǎn)軸栓釘設(shè)置在兩個(gè)模型箱中的一個(gè)模型箱底部邊緣，所述的栓槽設(shè)置在另一個(gè)模型箱底部邊緣，各模型箱相鄰端底部邊緣均設(shè)一底部槽鋼，槽鋼上設(shè)置蓋板，所述的轉(zhuǎn)軸栓釘插入栓槽中構(gòu)成一個(gè)連接件，并在該連接件兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置連接兩個(gè)模型箱的彈簧，所述的防滲材料設(shè)置在兩個(gè)模型箱之間，放置兩個(gè)模型箱內(nèi)的模型土外落。
[0009]所述的兩個(gè)模型箱可繞轉(zhuǎn)軸栓釘轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)軸栓釘及栓槽用以連接兩模型箱，傳遞軸力及剪力，并保證兩箱體能以轉(zhuǎn)軸栓釘為轉(zhuǎn)動(dòng)軸在平面內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)軸栓釘及栓槽的平面大小、豎向高度及所用材料通過(guò)所傳遞軸力及剪力大小計(jì)算決定，并相互匹配。兩模型箱間距離由兩部分決定，一部分為模型箱轉(zhuǎn)動(dòng)所需預(yù)留的間隙，另一部分為轉(zhuǎn)軸栓釘和栓槽所需突出構(gòu)件的幾何尺寸，綜合考慮后確定模型箱間距離。
[0010]所述彈簧在接頭截面布置2個(gè)，對(duì)稱于轉(zhuǎn)軸栓釘、栓槽，提供兩模型箱圍繞轉(zhuǎn)軸栓釘轉(zhuǎn)動(dòng)所需的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度。此外，根據(jù)彈簧所在截面在接頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的位移，確定彈簧的自由行程及長(zhǎng)度；由彈簧所傳遞荷載確定彈簧與模型箱連接方式。
[0011]所述的端部槽鋼固定在模型箱一側(cè)的底部，端部槽鋼與其上面蓋設(shè)的蓋板一起加大兩個(gè)模型箱在接頭處整體剛度及強(qiáng)度，保證荷載在接頭處順利傳遞，并方便防滲材料的安裝。
[0012]所述的防滲材料呈U型，置于兩個(gè)模型箱之間，覆蓋兩個(gè)模型箱間的間隙。
[0013]所述的防滲材料在軸向能自由變形，不考慮其軸向及轉(zhuǎn)動(dòng)剛度，主要功能為防止模型箱內(nèi)的模型土外落。
[0014]模型試驗(yàn)時(shí)，模型箱間的軸力及剪力通過(guò)轉(zhuǎn)軸栓釘和栓槽接觸傳遞；且轉(zhuǎn)軸栓釘能在栓槽中做平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，接頭處轉(zhuǎn)動(dòng)剛度則有對(duì)稱于轉(zhuǎn)軸栓釘?shù)膬筛鶑椈商峁鋭偠却笮∮稍囼?yàn)所需確定；柔性防滲材料的存在保證了箱體在軸線方向上的連續(xù)性，防止模型土的外露而產(chǎn)生的事故。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)；
[0016]1.具有足夠的強(qiáng)度，不會(huì)在試驗(yàn)由于振動(dòng)臺(tái)施加的地震作用發(fā)生破壞。
[0017]2.具有彈性轉(zhuǎn)動(dòng)的能力，可以使模型箱截?cái)嘣谠囼?yàn)中發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0018]3.具有較大的軸向剛度，可以傳遞振動(dòng)臺(tái)施加的軸力作用。
[0019]4.具有較大的剪切剛度，可以傳遞振動(dòng)臺(tái)施加的剪力作用。
[0020]5.具有一定的密封功能，防止模型土外漏。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為裝有轉(zhuǎn)軸栓釘?shù)哪Ｐ拖湟粋?cè)的結(jié)構(gòu)示意圖:
[0022]圖2為裝有栓槽的模型箱一側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明連接裝置連接兩個(gè)模型箱部分的示意圖；
[0024]圖4為蓋上蓋板后的連接裝置的示意圖；
[0025]圖5為放置防滲材料后的連接裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。[0027]實(shí)施例1
[0028]如圖1-5所示，一種用于隧道結(jié)構(gòu)多點(diǎn)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的模型箱轉(zhuǎn)動(dòng)式接頭裝置，該接頭裝置連接兩個(gè)模型箱:模型箱a7和模型箱b8，所述的接頭裝置包括轉(zhuǎn)軸栓釘1、栓槽
2、彈簧3、端部槽鋼4、蓋板5和防滲材料6，所述的轉(zhuǎn)軸栓釘I設(shè)置在模型箱a7底部邊緣，所述的栓槽2設(shè)置在模型箱b8底部邊緣，模型箱a7和模型箱b8相鄰端底部邊緣均設(shè)一底部槽鋼4，槽鋼上設(shè)置蓋板5，所述的轉(zhuǎn)軸栓釘I插入栓槽2中構(gòu)成一個(gè)連接件，并在該連接件兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置連接兩個(gè)模型箱的彈簧3，所述的防滲材料6設(shè)置在兩個(gè)模型箱之間，放置兩個(gè)模型箱內(nèi)的模型土外落。
[0029]所述的兩個(gè)模型箱可繞轉(zhuǎn)軸栓釘轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)軸栓釘I及栓槽2用以連接兩模型箱，傳遞軸力及剪力，并保證兩箱體能以轉(zhuǎn)軸栓釘為轉(zhuǎn)動(dòng)軸在平面內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)軸栓釘I及栓槽2的平面大小、豎向高度及所用材料通過(guò)所傳遞軸力及剪力大小計(jì)算決定，并相互匹配。兩模型箱間距離由兩部分決定，一部分為模型箱轉(zhuǎn)動(dòng)所需預(yù)留的間隙，另一部分為轉(zhuǎn)軸栓釘和栓槽所需突出構(gòu)件的幾何尺寸，綜合考慮后確定模型箱間距離。
[0030]所述彈簧3在接頭截面布置2個(gè)，對(duì)稱于轉(zhuǎn)軸栓釘1、栓槽2，提供兩模型箱圍繞轉(zhuǎn)軸栓釘I轉(zhuǎn)動(dòng)所需的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度。此外，根據(jù)彈簧3所在截面在接頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的位移，確定彈簧的自由行程及長(zhǎng)度；由彈簧所傳遞荷載確定彈簧與模型箱連接方式。
[0031]所述的端部槽鋼4有兩個(gè)，分別固定在模型箱a7和模型箱b8 —側(cè)的底部，端部槽鋼4與其上面蓋設(shè)的蓋板5 —起加大兩個(gè)模型箱在接頭處整體剛度及強(qiáng)度，保證荷載在接頭處順利傳遞，并方便防滲材料6的安裝。
[0032]所述的防滲材料6呈U型，置于兩個(gè)模型箱之間，覆蓋兩個(gè)模型箱間的間隙。所述的防滲材料6在軸向能自由變形，不考慮其軸向及轉(zhuǎn)動(dòng)剛度，主要功能為防止模型箱內(nèi)的模型土外落。
[0033]模型試驗(yàn)時(shí)，模型箱間的軸力及剪力通過(guò)轉(zhuǎn)軸栓釘I和栓槽2接觸傳遞；且轉(zhuǎn)軸栓釘I能在栓槽2中做平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，接頭處轉(zhuǎn)動(dòng)剛度則有對(duì)稱于轉(zhuǎn)軸栓釘I的兩根彈簧3提供，其剛度大小由試驗(yàn)所需確定；柔性防滲材料6的存在保證了箱體在軸線方向上的連續(xù)性，防止模型土的外露而產(chǎn)生的事故。
【權(quán)利要求】
1.一種用于隧道結(jié)構(gòu)多點(diǎn)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的模型箱轉(zhuǎn)動(dòng)式接頭裝置，該接頭裝置連接兩個(gè)模型箱，其特征在于，所述的接頭裝置包括轉(zhuǎn)軸栓釘、栓槽、彈簧、端部槽鋼、蓋板和防滲材料，所述的轉(zhuǎn)軸栓釘設(shè)置在兩個(gè)模型箱中的一個(gè)模型箱底部邊緣，所述的栓槽設(shè)置在另一個(gè)模型箱底部邊緣，各模型箱相鄰端底部邊緣均設(shè)一底部槽鋼，槽鋼上設(shè)置蓋板，所述的轉(zhuǎn)軸栓釘插入栓槽中構(gòu)成一個(gè)連接件，并在該連接件兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置連接兩個(gè)模型箱的彈簧，所述的防滲材料設(shè)置在兩個(gè)模型箱之間，放置兩個(gè)模型箱內(nèi)的模型土外落。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于隧道結(jié)構(gòu)多點(diǎn)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的模型箱轉(zhuǎn)動(dòng)式接頭裝置，其特征在于，所述的兩個(gè)模型箱可繞轉(zhuǎn)軸栓釘轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于隧道結(jié)構(gòu)多點(diǎn)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的模型箱轉(zhuǎn)動(dòng)式接頭裝置，其特征在于，所述的端部槽鋼固定在模型箱一側(cè)的底部，端部槽鋼與其上面蓋設(shè)的蓋板一起加大兩個(gè)模型箱在接頭處整體剛度及強(qiáng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于隧道結(jié)構(gòu)多點(diǎn)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的模型箱轉(zhuǎn)動(dòng)式接頭裝置，其特征在于，所述的防滲材料呈U型，置于兩個(gè)模型箱之間，覆蓋兩個(gè)模型箱間的間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種用于隧道結(jié)構(gòu)多點(diǎn)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的模型箱轉(zhuǎn)動(dòng)式接頭裝置，其特征在于，所述的防滲材料在軸向能自由變形。
【文檔編號(hào)】G01M7/02GK103792053SQ201210421586
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月29日
【發(fā)明者】袁勇, 黃偉東, 蘇權(quán)科, 陳越, 方磊, 徐國(guó)平, 劉洪洲, 李貞新, 陳之毅 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)