一種用于土與結構相互作用振動臺試驗的柔性容器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于土木工程技術領域，具體涉及一種用于土與結構相互作用振動臺試驗的柔性容器。
【背景技術】
[0002]在實際的結構一地基動力相互作用情況下，地基是沒有邊界的。但在振動臺試驗中，只能用有限尺寸的容器來裝模型土。這樣，由于其邊界上的波動反射以及體系振動形態的變化將會給試驗結果帶來一定的誤差，即所謂“模型箱效應”。如何合理模擬土體邊界條件，減少模型箱效應，是結構一地基動力相互作用振動臺試驗中的一個重要問題和研究難點。
[0003]人們在用振動臺或離心機進行土體振動試驗時，已經注意到了土體邊界模擬和模型箱效應這個問題，設計采用了一些試驗容器來進行邊界模擬，有層狀單剪型剪切盒、碟式容器、普通剛性土箱加內襯和柔性容器等，也常直接采用普通剛性土箱。層狀單剪型剪切盒采用H型鋼焊成框架水平層狀疊合而成，層與層間設置滾珠。層狀單剪型剪切盒只能進行單向的振動試驗，而且容器自重較大，占用了振動臺承載能力。碟式容器具有傾斜的剛性側壁，設計思想是通過錐形區來減少波動能量的反射。普通剛性土箱加內襯的方法，其效果易受內襯材料的選擇和設置方法的影響。柔性容器采用模量略高于土的軟材料作為容器的側壁。柔性容器比剛性容器、碟式容器能較好地再現原型的反應，柔性容器中的模型土在地震作用下以與原型自由場同樣的方式變形，減少了邊界條件的影響，是較好的邊界模擬方法，成功的模擬了土體邊界條件。而且柔性容器能較好適應多向振動試驗，柔具有自重輕、構造簡單、制作方便、經濟的特點。

【發明內容】

[0004]為了合理模擬土體邊界條件，減少模型箱效應，本發明的目的在于提供一種振動臺試驗柔性容器。該柔性容器結合適當的構造措施減少模型箱效應，在柔性容器的設計時遵循下列原則:(I)選取較大的直徑，使受邊界影響較小的中心土體的范圍較大；(2)采用能較好適應多向振動試驗的圓筒體；(3)側壁軟材料的模量與土的模量相當；(4)容器尺寸的確定應控制模型總重量在振動臺承載力范圍以內；(5)容器自重輕、構造簡單、制作方便、經濟。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用如下的技術方案。
[0006]本發明的一種振動臺試驗柔性容器，包括橡膠外壁1、鋼筋環2、環形板3、底板4、支撐柱5、高度調節螺桿6、萬向節7、鋼梁8和底板支座9，其中:所述柔性容器為圓筒形結構，圓筒形柔性容器的側壁采用橡膠膜，形成橡膠外壁I ;圓筒形柔性容器的外側采用鋼筋作圓周式加固，形成鋼筋環2，每個鋼筋環2通過鋼筋焊接而成；圓筒形橡膠外壁I頂部通過螺栓與環形板3連接，底部通過螺栓與底板4連接；環形板3由均勻固定于底板4上的四根支撐柱5來支撐；支撐柱5內設置高度調節螺桿6，以調節環形板3水平和使圓筒形柔性容器處于適當的狀態；支撐柱5的柱頂設置萬向節7，使環形板3在振動時可側向位移；環形板3底部和萬向節7之間通過鋼梁8連接；底板4與支撐柱5通過底板支座9連接；橡膠外壁I的內側為粗糙表面，底板4上粘有碎石，使之成為粗糙表面，減少土與容器界面的相對滑移。
[0007]本發明中，橡膠外壁I選取較大的直徑，使受邊界影響較小的中心土體的范圍較大，但應控制容器的尺寸和總重量分別在振動臺尺寸和承載力范圍以內。選取直徑Φ 3000mm的圓筒側壁。
[0008]本發明中，橡膠外壁I材料的模量與土的模量相當，采用厚5mm的橡膠膜。
[0009]本發明中，橡膠外壁I外側采用Φ4@ 60鋼筋作圓周式加固。
[0010]與現有技術相比，本發明的有益效果在于:
I)本發明中采用圓筒體，能較好適應多向振動試驗。
[0011]2)本發明的柔性容器自重輕、構造簡單、制作方便、經濟。
[0012]3)本發明的柔性容器的直徑較大，使受邊界影響較小的中心土體的范圍較大，合理模擬了土體邊界條件。
[0013]4)本發明的柔性容器中的模型土在地震作用下以與原型自由場同樣的方式變形，減少了邊界條件的影響，很好地模擬了土體自由場反應，較好地再現了原型反應。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明的振動臺試驗柔性容器示意圖；
圖2為本發明的振動臺試驗柔性容器俯視圖及底板板面粗糙化；
圖中標號:1為橡膠外壁，2為鋼筋環,3為環形板,4為底板,5為支撐柱,6為高度調節螺桿，7為萬向節,8為鋼梁,9為底板支座。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖，進一步闡明本發明，在閱讀了本發明之后，本領域的技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。
[0016]實施例1:如圖1一圖2所示，本發明為振動臺試驗柔性容器，由橡膠外壁1、鋼筋環2、環形板3、底板4、支撐柱5、高度調節螺桿6、萬向節7鋼梁8和底板支座9組成，高度調節螺桿6設置于支撐柱5中，萬向節7設置于支撐柱5的頂部。柔性容器為圓筒形，圓筒側壁采用橡膠膜，形成橡膠外壁I ;圓筒外側采用鋼筋作圓周式加固，形成鋼筋環2，每個鋼筋環用鋼筋焊接而成；圓筒體側壁通過螺栓與上部環形板3和下部底板4連接；環形板3由固定在底板上的四根支撐柱5來支撐；支撐柱5中設高度調節螺桿6，以調節環形板3水平和使圓筒體處于適當的狀態；支撐柱5的柱頂設萬向節7，其作用是:使環形板3在振動時可以側向位移；環形板3和支撐柱5之間用鋼梁8連接；底板4與支撐柱5用底板支座9連接；在橡膠外壁I的內側制作花紋，在鋼底板4的板面上用環氧樹脂粘上碎石，使之成為粗糙表面，減少土與容器界面的相對滑移。橡膠外壁I選取較大的直徑，使受邊界影響較小的中心土體的范圍較大，但其尺寸要結合具體情況來確定，應控制柔性容器的尺寸在振動臺尺寸的范圍之內，總重量在振動臺承載力范圍以內。橡膠外壁I材料的模量與土的模量相當，可以很好地模擬土體的自由場反應。
[0017]支撐柱5有4根，每根支撐柱頂部安裝一個萬向節7，共有4個萬向節。
[0018]橡膠外壁I的直徑選取應較大，作用是使受邊界影響較小的中心土體的范圍較大，但在試驗中應控制容器的尺寸和總重量分別在振動臺尺寸和承載力范圍以內。選取直徑Φ3000πιπι的圓筒側壁。橡膠外壁I材料的模量與土的模量相當，采用厚5mm的橡膠膜。橡膠外壁I外側采用Φ4@60鋼筋作圓周式加固。該振動臺試驗柔性容器采用圓筒形，能較好適應多向振動試驗，而且該柔性容器具有自重輕、構造簡單、制作方便、經濟的特點。
[0019]本裝置具體實施過程如下:將橡膠外壁做成符合振動臺試驗要求的直徑和高度，形成圓筒形狀，圓筒側壁用橡膠膜做成，圓筒外側采用鋼筋作圓周式加固。用鋼筋焊接每個鋼筋環。用螺栓將上部環形板和下部底板連接。在圓筒四周分別設置四根支撐柱，用來支撐上部的環形板，環形板與支撐柱之間用鋼梁連接，支撐柱固定在底板上。在支撐柱的頂部設置萬向節，柱中設置調節高度螺栓。底板與支撐柱用底板支座連接。在橡膠外壁的內側制作花紋，在鋼底板的板面上用環氧樹脂粘上碎石，使之成為粗糙表面。柔性容器中裝上模型土，用于相應的土一上部結構相互作用的振動臺試驗。該振動臺試驗柔性容器具有自重輕、構造簡單、制作方便、經濟的特點，而且圓筒體可以適用多向振動試驗，柔性容器中的模型土在地震作用下以與原型自由場同樣的方式變形，減少了邊界條件的影響，成功的模擬了土體邊界條件，為振動臺試驗提供了可靠保障。
【主權項】
1.一種用于土與結構相互作用振動臺試驗的柔性容器，包括橡膠外壁(I)、鋼筋環(2)、環形板(3)、底板(4)、支撐柱(5)、高度調節螺桿(6)、萬向節(7)、鋼梁(8)和底板支座(9)，其特征在于:所述柔性容器為圓筒形結構，圓筒形柔性容器的側壁采用橡膠膜，形成橡膠外壁(I);圓筒形柔性容器的外側采用鋼筋作圓周式加固，形成鋼筋環(2)，每個鋼筋環(2)通過鋼筋焊接而成；圓筒形橡膠外壁(I)頂部通過螺栓與環形板(3)連接，底部通過螺栓與底板(4)連接；環形板(3)由均勻固定于底板(4)上的四根支撐柱(5)來支撐；支撐柱(5)內設置高度調節螺桿(6)，以調節環形板(3)水平和使圓筒形柔性容器處于適當的狀態；支撐柱(5)的柱頂設置萬向節(7)，使環形板(3)在振動時可側向位移；環形板(3)底部和萬向節(7)之間通過鋼梁(8)連接；底板(4)與支撐柱(5)通過底板支座(9)連接；橡膠外壁(I)的內側為粗糙表面，底板(4)上粘有碎石，使之成為粗糙表面，減少土與容器界面的相對滑移。
2.根據權利要求1所述的振動臺試驗柔性容器，其特征在于:橡膠外壁(I)選取Φ3000_直徑，使受邊界影響較小的中心土體的范圍較大，但應控制容器的尺寸和總重量分別在振動臺尺寸和承載力范圍以內，選取直徑Φ3000_的圓筒側壁。
3.根據權利要求1所述的振動臺試驗柔性容器，其特征在于:橡膠外壁(I)材料的模量與土的模量相當，采用厚5_的橡膠膜。
4.根據權利要求1所述的振動臺試驗柔性容器，其特征在于:橡膠外壁(I)外側采用Φ4@ 60鋼筋作圓周式加固。
【專利摘要】本發明涉及一種用于土與結構相互作用振動臺試驗的柔性容器，包括橡膠外壁、鋼筋環、環形板、底板、支撐柱、高度調節螺桿和萬向節。該柔性容器為圓筒形，圓筒側壁采用橡膠膜，圓筒外側采用鋼筋作圓周式加固，目的是提供徑向剛度，且允許土體作層狀水平剪切變形。每個鋼筋環用鋼筋焊接而成。圓筒體側壁通過螺栓與上部環形板和下部底板連接；環形頂板由固定在底板上的四根柱支撐，柱中設高度調節螺桿以調節頂板水平和使圓筒體處于適當的狀態；柱頂設萬向節，使環形板在振動時可以側向位移；底板用鋼板制作，并用小鋼梁加勁，確保在起吊時不產生過大的變形。在橡膠側壁內側制作花紋，在鋼底板板面上用環氧樹脂粘上碎石，使之成為粗糙表面，減少土與容器界面的相對滑移。
【IPC分類】B65D90-20, B65D90-12, B65D88-16
【公開號】CN104609052
【申請號】CN201510040934
【發明人】李培振, 呂西林, 陳躍慶
【申請人】同濟大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月28日