一种新型叠层式剪切模型箱限位框及具有该框的模型箱制造技术

本实用新型专利技术公开了一种新型叠层式剪切模型箱限位框及具有该框的模型箱，包括叠层框架和滚珠轴承，所述叠层框架由侧向框和切向框合围而成；所述侧向框朝上面中部设置有导向滑轨，导向滑轨内设有导向滚珠；所述导向滑轨的两侧分别设置有层间限位槽，所述层间限位槽内的两侧可设置限位调节器，所述叠层框架背向所述层间限位槽的朝下面固定连接有层间限位销；所述滚珠轴承嵌设于所述侧向框的侧向端面。公开了一种模型箱，包括侧向约束装置和若干个相互层叠的上述框体。本实用新型专利技术设计了模型箱的限位装置，在对框间的相对滑动位移进行限制，以更加合理的模拟土体的剪切变形。本实用新型专利技术科学合理、实用、可靠。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及试验机械领域，尤其是涉及一种振动台模型试验所用的模型箱。
技术介绍
土体是无边界的半无限自由介质。在振动台模型试验中，土体被限制在模型箱的有限空间内。由于模型箱振动形态的变化和箱体边界处对地震波的反射，实验结果受到“模型箱效应”的影响。合理设计振动台试验模型箱，削弱上述不利影响。使得在约束土体的同时，模型箱对土体振动的影响控制在合理范围内。因此，尽可能的模拟原型地基和结构物的受激振动过程，为土体提供较为理想的剪切变形条件，是振动台模型实验中考需要解决的问题。目前，在振动台试验中，常用的模型箱有刚性模型箱、圆筒型柔性模型箱和层状剪切模型箱三种。刚性模型箱采用木板或钢板做侧壁，并加木条或角钢支撑，其侧壁刚度大；采用内壁衬海绵、聚苯乙烯泡沫等柔性材料削弱边界效应。但侧壁柔性材料的尺寸和刚度较难选择，材料柔性过大导致土体发生弯曲变形，刚度过大则导致反射波太强，材料性能不稳定，模拟效果较差，模型箱效应明显。圆筒型柔性模型箱由圆筒形的橡胶膜构成，橡胶膜侧壁上端固定于上部钢环，下部固定在基底钢板上，土体可发生多水平方向的剪切变形；橡胶膜外包纤维带或钢丝，以提供径向刚度。若纤维带的间距过大，土体向外膨胀，约束压力释放，土层易发生弯曲变形；若过小，侧壁刚度过大，难以提供剪切变形。因而，模型箱模拟效果好于刚性模型箱，但外包纤维带间距的影响较大，也较难处理。叠层剪切型模型箱其由多层矩形平面钢框架由下至上叠合而成，并在层间放置滚珠或轴承，以实现层间的剪切运动；箱体各层框架可以自由滑动，边界效应较弱，对土剪切变形的模拟较好。振动台实验要求模型箱具备足够的强度、刚度和稳定性，各叠层满足质轻、层间摩擦力小和层间位移可控制的要求。授权号为CN204286919U公开了的一种新型的测试桩土动力相互作用的层叠剪切模型箱。该模型箱无法限制层间框架的相对变形，无法模拟土体的剪切变形。在强烈振动下，土体发生剪切变形，模型箱各层框架间近乎无摩擦的相互滑动。该技术定位螺钉的位置固定，而定位槽位于框架之上，使得模型箱无法限制框架层间位移，更无法调节位移大小，无法合理模拟土体的剪切变形。模型箱未设计限制整体位移的装置。在振动方向，需要设置整体限位装置，以控制土体发生交大变形。同时，结构整体惯性力较大，模型箱在振动方向需确保具备足够的稳定性。模型箱设计无法考虑侧向土压力。在振动台实验中，实验设计分为考虑侧向土压力和不考虑侧向土压力两种。现有设计未考虑侧向土压力，也无法调整土压力大小。
技术实现思路
本技术为克服上述情况不足，旨在对框间的相对滑动位移进行限制，以更加合理的模拟土体的剪切变形。一种新型叠层式剪切模型箱限位框，包括叠层框架和滚珠轴承，所述叠层框架由侧向框和切向框合围而成；所述侧向框朝上面中部设置有导向滑轨，导向滑轨内设有导向滚珠；所述导向滑轨的两侧分别设置有层间限位槽，所述层间限位槽内的两侧可设置限位调节器，所述叠层框架背向所述层间限位槽的朝下面固定连接有层间限位销；所述滚珠轴承嵌设于所述侧向框的侧向端面。进一步的，还包括切向限位孔，所述切向限位孔内贯穿有切向土压模拟器，所述切向土压模拟器的端部设置有限位装置。进一步的，所述切向限位孔为四个且由三块面钢板与所述叠层框架焊接合围而成，两两相对设置。进一步的，所述限位装置为两个螺栓贯穿连接所述切向土压模拟器。进一步的，所述切向土压模拟器是钢条。进一步的，所述叠层框架由空心的箱形钢材制作且通过焊接形成封闭结构。作为一个总的专利技术构思，本技术还提供了一种模型箱，包括侧向约束装置和若干个相互层叠的框体，所述框体为上述的叠层式剪切模型箱限位框。本技术采用层间限位装置限制并调整层间相对位移，更好模拟土层的剪切变形。当考虑侧向土压力时，采用不同刚度的切向土压模拟器模拟不同大小的土体侧向压力。本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。附图说明图1是本技术提供的限位框一种具体实施方式的结构示意图；图2是本技术图1所示A处的主视图。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。请一并参照图1和图2，本技术叠层式剪切模型箱限位框包括叠层框架1和滚珠轴承3，所述叠层框架1由空心的箱形钢材制作且通过焊接形成封闭结构。所述叠层框架1分别侧向框和切向框。所述侧向框朝上面中部设置有导向滑轨11，导向滑轨11内设有导向滚珠。导向滑轨11的两侧分别设置有层间限位槽2，所述层间限位槽2内的两侧可投入限位调节器21，所述叠层框架1背向所述层间限位槽2的朝下面固定连接有层间限位销22。所述滚珠轴承3嵌设于所述侧向框的侧向端面，位于所述侧向框和约束所述侧向框的侧向约束装置8之间。进一步的，还包括在与所述切向框外侧面固定连接的切向限位孔4，所述切向限位孔4为四个且由三块面钢板与所述叠层框架1焊接合围而成，两两相对设置。所述切向限位孔4内上下贯穿有切向土压模拟器5，所述切向土压模拟器5为橡胶条或者钢条。所述切向土压模拟器5的端部设置有限位装置51。所述限位装置51为两个螺栓贯穿连接所述切向土压模拟器5。若干相互层叠的本技术所示的叠层式剪切模型箱限位框和若干用于限制本技术所示的叠层式剪切模型箱限位框切向滑移的侧向约束装置8构成剪切模型箱的大体框架。为进一步描述该技术的结构，现陈述工作原理如下：如图1所示，所述侧向约束装置8设置在侧向，用于限制模型箱叠层框架1切向的滑动，保证整体稳定性，但同时不能影响叠层框架1自由滑动，因而所述侧向约束装置8与叠层框架1间需要设置滚珠轴承3，使得在滑动时与侧向约束装置8的摩擦力最小。本技术所示的叠层式剪切模型箱限位框相互层叠后，因每层有所述切向限位孔4，在所述切向限位孔4从上往下均穿上切向土压模拟器5，所述切向土压模拟器5可以是橡胶条或者钢条；限位装置51位于切向土压模拟器5的端部，切向土压模拟器5有一定的富余长度，当各层框之间有很大相对位移时，切向土压模拟器5端部的富余长度会变短，而土的剪切变形不宜过大，为了防止相对位移过大，在切向土压模拟器5端部设置限位装置51；限位装置51可以是两个螺栓穿透51拧住切向土压模拟器5，当富余长度过小时，限位装置51会直接碰到所述切向限位孔4，由于螺栓较长，这样限位装置51会切向限位孔4卡住，层间限位效果也就达到了。如图2所示，限位调节器21位于层间限位槽2两侧，层间限位销22固定在叠层框架1下侧，位于层间限位槽2正下方。限位调节器21是放在层间限位槽2内，放入后，上一层的层间限位销22的活动幅度就被限制了。上一层框的层间限位销22正好投在本层的层间限位槽2中，而层间限位槽2的长度有限，相互滑动时层间限位销22被限制在层间限位槽2中，起到限位作用；当投入限位调节器21时，层间限位槽2的有效滑动范围变小，限制了层间限位销22的滑动范围，达到调节叠层框架1层间相对位移的效果。本技术的优点在于设计了模型箱的各种限位装置。当不考虑侧向土压力时，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型叠层式剪切模型箱限位框，其特征在于，包括叠层框架(1)和滚珠轴承(3)，所述叠层框架(1)由侧向框和切向框合围而成；所述侧向框朝上面中部设置有导向滑轨(11)，导向滑轨(11)内设有导向滚珠；所述导向滑轨(11)的两侧分别设置有层间限位槽(2)，所述层间限位槽(2)内的两侧可设置限位调节器(21)，所述叠层框架(1)背向所述层间限位槽(2)的朝下面固定连接有层间限位销(22)；所述滚珠轴承(3)嵌设于所述侧向框的侧向端面。

【技术特征摘要】
1.一种新型叠层式剪切模型箱限位框，其特征在于，包括叠层框架(1)和滚珠轴承(3)，所述叠层框架(1)由侧向框和切向框合围而成；所述侧向框朝上面中部设置有导向滑轨(11)，导向滑轨(11)内设有导向滚珠；所述导向滑轨(11)的两侧分别设置有层间限位槽(2)，所述层间限位槽(2)内的两侧可设置限位调节器(21)，所述叠层框架(1)背向所述层间限位槽(2)的朝下面固定连接有层间限位销(22)；所述滚珠轴承(3)嵌设于所述侧向框的侧向端面。2.根据权利要求1所述的新型叠层式剪切模型箱限位框，其特征在于，还包括切向限位孔(4)，所述切向限位孔(4)内贯穿有切向土压模拟器(5)，所述切向土压模拟器(5)的端部设置有限位装置(51)。3.根据权利要求2所述的新型叠层...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯少孔，彭冬，徐超，陈峰，
申请(专利权)人：南通筑升土木工程科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32