本发明专利技术提供一种适用于模拟多点地震输入边界的连续型试验装置，包括：包括至少两个震动单元，在每个震动单元上固定有一个主动台，至少有一对相邻的主动台之间设置有随动台，其特征在于，所述的震动单元包括施力装置、基础结构、导力装置、电流变液、刚度控制装置、阻尼控制装置、正、负极板、防渗篷布和用来连接施力装置和刚度控制装置的连接构件、主动台和随动台；在支撑台靠近随动台的一侧均固定有随动柱，随动台的两端分别通过双头弹性球铰与一个随动柱相连；所述的双头弹性球铰包括两个球形铰，一个球形铰的铰杆内部空心，直径略大，在杆端部设置有伸缩孔；另一个球形铰的铰杆直径略小，通过所述伸缩孔在较大直径铰杆内部滑动。本发明专利技术可以应用在多点地震动试验进行人工边界的连续型模拟。
【技术实现步骤摘要】
一种适用于模拟多点地震输入边界的连续型试验装置
本专利技术涉及结构地震模拟装置，具体的说，是指基于粘弹性人工边界理论的适用于多点地震动试验的模拟，尤其是离散多点输入模拟地震动实际连续输入。
技术介绍
由于工程技术水平的发展，建筑结构往往朝着大型化发展，并且它们都承担这重要的社会功能，加之我国处在环太平洋地震带和欧亚地震带之间，地震频发，因此对于这类结构的抗震问题应当给予高度重视。对于大跨结构的地震反应分析，需要顾及地震传播过程中的行波效应、相干效应和局部场地效应等，所以必须考虑地震动的时间和空间变化，分析大跨结构的多维多点的地震动激励。现有的地震振动台往往是针对结构直接输入位移、速度又或者加速度，但是基于粘弹性人工边界理论分析结构和地基的相互作用，是在人工边界的节点处施加荷载。目前的地震模拟装置一方面大多数是针对地震动的多维一致激励，无法满足当下大跨结构的地震动试验模拟对于时间和空间差异性的需求，另一方面此类装置没有考虑地震波在无限域地基中的传播效应，造成试验结果的偏差。同时对于大跨结构离散形式的多点输入，诸如桥梁，一般可以采用多个振动台进行联合试验，但是对于混凝土重力坝此类结构进行多点地震动试验时，如何将离散的多点输入转化成为模拟地震动实际连续输入，恰恰是问题的关键。并且对于地震动的多点输入，往往需要采用多个振动台设备，现有的地震模拟装置是一种综合性的高技术产品，价格昂贵，结构复杂且大型，同时进行多台设备共同试验显得不太现实。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于模拟多点地震输入边界的连续型试验装置，该装置能够模拟地基边界，实现刚度阻尼可调功能，并在人工边界上输入等效荷载，同时可以实现大跨结构离散多点输入模拟地震动实际连续输入。本专利技术采取以下技术方案：一种适用于模拟多点地震输入边界的连续型试验装置，包括：包括至少两个震动单元，在每个震动单元上固定有一个主动台，至少有一对相邻的主动台之间设置有随动台，其特征在于，所述的震动单元包括施力装置、基础结构、导力装置、电流变液、刚度控制装置、阻尼控制装置、正、负极板、防渗篷布和用来连接施力装置和刚度控制装置的连接构件、主动台和随动台,其中，所述基础结构包括基座、支撑台和支撑柱；所述支撑台通过所述支撑柱安装在所述基座上方；并且所述支撑台设有能容纳刚度控制装置下部穿出的圆形开孔，导力装置置于支撑台上,施力装置置于基础结构的基座上；所述导力装置为下部开口的筒状结构，包括导力器、接触筒、水平导力板和竖直导力板；导力器包括导力器盖、导力器外壁和固定于其内的下面开口的导力器内壁，所述水平导力板和所述竖直导力板都固接于导力器外壁；所述接触筒置于导力器内壁里；所述的刚度控制装置为筒状结构，置于接触筒内，包括刚度控制器、片状环向弹簧和碟形弹簧；刚度控制器为筒状结构，包括位于中部的控制轴、顶部、侧壁以及位于下部并与控制轴固定连接的调节器，在刚度控制器顶部开设有出口，在侧壁上也开设有狭长的出口，所述片状环向弹簧和所述碟形弹簧一端置于所述刚度控制器内，分别连接到控制轴的侧向及上部，另一端分别由所述刚度控制器的侧壁以及顶部开设的出口穿出，环绕所述刚度控制器的侧壁及置于所述刚度控制器顶上；所述片状环向弹簧的外端部固接在所述接触筒内壁；碟形弹簧的底部固定连接有圆盘；通过旋转所述刚度控制器底部的调节器，将部分所述片状环向弹簧和部分所述碟形弹簧旋入并压缩于所述刚度控制器内，在控制轴的下部设置有防渗轴承；所述防渗蓬布闭合式的固接在所述导力装置下部和刚度控制器内部，防渗蓬布与防渗轴承的外周边密封连接，并与导力器内壁的内周边密封连接，电流变液位于由导力器内壁和防渗蓬布围成的腔体内；所述的刚度控制装置位于防渗轴承上部部分置于所述导力装置内，并沉浸在电流变液中，位于防渗轴承下部部分由所述导力装置下部开口穿出；在所述导力器内壁的两侧各留有一块容置空间，用于容纳正、负极板；阻尼控制装置，用于调节加载在正、负极板上的电压的大小；所述的施力装置包括X向施力器、Y向施力器、Z向施力器、第一活动平台和第二活动平台，第一活动平台置于所述第二活动平台上，第二活动平台置于基础结构基座上；所述Z向施力器固定在所述第一活动平台上，其施力杆与连接构件的下部固定连接；所述X向施力器固定在所述第二活动平台上，其施力杆水平固定在所述第一活动平台的侧向板上，用于向第一活动平台施加X向的力；所述Y向施力器固定在所述基座上，其施力杆水平固定在所述第二活动平台的侧向板上，用于向第二活动平台施加Y向的力；所述X向施力器的施力杆和Y向施力器的施力杆呈直角关系；所述的连接构件上部与调节器固定连接；所述的主动台固定于导力器的上部，并与导力器、所述的水平导力板和竖直导力板固定连接；在支撑台靠近随动台的一侧均固定有随动柱，随动台的两端分别通过双头弹性球铰与一个随动柱相连；所述的双头弹性球铰包括两个球形铰，一个球形铰的铰杆内部空心，直径略大，在杆端部设置有伸缩孔；另一个球形铰的铰杆直径略小，通过所述伸缩孔在较大直径铰杆内部滑动。优选地，通过在较小直径铰杆的杆端部的固定盘限定两个铰杆之间的最大相对位移。震动单元的支撑柱与支撑台之间通过平衡弹簧相连。随动台与主动台之间通过弹性材料相连接；在较大直径铰杆内部填充有弹性材料。所述水平导力板沿所述导力器纵向分布，水平嵌套并固接在所述导力器外壁；所述竖直导力板沿所述导力器外壁呈十字分布，竖向嵌合并固接在所述水平导力板层间。所述的导力器外壁截面是圆形，导力器内壁截面是正方形。三个方向的施力器的结构相同，每个施力器包括施力杆和通过轴承连接到施力杆的套筒，在套筒上固定有定位轴，通过对定位轴的定位改变施力杆的方位，Z向施力器的施力杆为竖直方向，X向施力器和Y向施力器施力杆为水平方向。所述的连接构件包括开设有操作口并置于第一活动平台上的筒形壳体，连接构件的侧向设有两块突出部，所述两块突出部各布置有与所述筒形壳体内壁相接触的滚轮。本专利技术具有的优点和积极效果是：一)通过控制刚度控制装置底部的调节器，将部分片状环向弹簧和碟形弹簧旋入并压缩于片状刚度控制器和碟形刚度控制器内，以此改变外部弹簧的长度，实现多向的刚度可调功能。二)通过调节调压器，改变电场强度同时改变电流变液的粘性，抑制各向弹簧结构的振动，由此实现多向阻尼系数可控的功能。三)本装置设计能够同时调节多向刚度和阻尼，并实现在节点处施加多向等效荷载，可以直接进行多点地震动试验。四)本装置的采用随动台的形式，实现离散多点输入到模拟地震动实际连续输入。五)本装置设计形式简单，制作成本较低，可便于大量制造进行分布式的安装试验。附图说明图1为本装置结构示意图。图2为本装置部分结构俯视图。图3为震动单元结构示意图。图4为刚度、阻尼控制装置结构示意图。图5为刚度、阻尼控制装置部分结构俯视图。图6为施力装置俯视图。图7为双头弹性球铰结构示意图。图8为Z向施力器三维示意图。图9为刚度、阻尼控制装置拆分三维示意图。图中：1、导力装置；101、导力器盖；102、接触筒；103、导力器；1031、导力器内壁；1032、导力器外壁；104、竖直导力板；105、水平导力板；106、容置空间；2、电流变液；3、刚度控制装置；301、碟形弹簧；302、片状环向弹簧；303、刚度控制器；303a、环本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于模拟多点地震输入边界的连续型试验装置，包括：包括至少两个震动单元，在每个震动单元上固定有一个主动台，至少有一对相邻的主动台之间设置有随动台，其特征在于，所述的震动单元包括施力装置、基础结构、导力装置、电流变液、刚度控制装置、阻尼控制装置、正、负极板、防渗篷布和用来连接施力装置和刚度控制装置的连接构件、主动台和随动台,其中，所述基础结构包括基座、支撑台和支撑柱；所述支撑台通过所述支撑柱安装在所述基座上方；并且所述支撑台设有能容纳刚度控制装置下部穿出的圆形开孔，导力装置置于支撑台上,施力装置置于基础结构的基座上；所述导力装置为下部开口的筒状结构，包括导力器、接触筒、水平导力板和竖直导力板；导力器包括导力器盖、导力器外壁和固定于其内的下面开口的导力器内壁，所述水平导力板和所述竖直导力板都固接于导力器外壁；所述接触筒置于导力器内壁里；所述的刚度控制装置为筒状结构，置于接触筒内，包括刚度控制器、片状环向弹簧和碟形弹簧；刚度控制器为筒状结构，包括位于中部的控制轴、顶部、侧壁以及位于下部并与控制轴固定连接的调节器，在刚度控制器顶部开设有出口，在侧壁上也开设有狭长的出口，所述片状环向弹簧和所述碟形弹簧一端置于所述刚度控制器内，分别连接到控制轴的侧向及上部，另一端分别由所述刚度控制器的侧壁以及顶部开设的出口穿出，环绕所述刚度控制器的侧壁及置于所述刚度控制器顶上；所述片状环向弹簧的外端部固接在所述接触筒内壁；碟形弹簧的底部固定连接有圆盘；通过旋转所述刚度控制器底部的调节器，将部分所述片状环向弹簧和部分所述碟形弹簧旋入并压缩于所述刚度控制器内，在控制轴的下部设置有防渗轴承；所述防渗蓬布闭合式的固接在所述导力装置下部和刚度控制器内部，防渗蓬布与防渗轴承的外周边密封连接，并与导力器内壁的内周边密封连接，电流变液位于由导力器内壁和防渗蓬布围成的腔体内；所述的刚度控制装置位于防渗轴承上部部分置于所述导力装置内，并沉浸在电流变液中，位于防渗轴承下部部分由所述导力装置下部开口穿出；在所述导力器内壁的两侧各留有一块容置空间，用于容纳正、负极板；阻尼控制装置，用于调节加载在正、负极板上的电压的大小；所述的施力装置包括X向施力器、Y向施力器、Z向施力器、第一活动平台和第二活动平台，第一活动平台置于所述第二活动平台上，第二活动平台置于基础结构基座上；所述Z向施力器固定在所述第一活动平台上，其施力杆与连接构件的下部固定连接；所述X向施力器固定在所述第二活动平台上，其施力杆水平固定在所述第一活动平台的侧向板上，用于向第一活动平台施加X向的力；所述Y向施力器固定在所述基座上，其施力杆水平固定在所述第二活动平台的侧向板上，用于向第二活动平台施加Y向的力；所述X向施力器的施力杆和Y向施力器的施力杆呈直角关系；所述的连接构件上部与调节器固定连接；所述的主动台固定于导力器的上部，并与导力器、所述的水平导力板和竖直导力板固定连接；在支撑台靠近随动台的一侧均固定有随动柱，随动台的两端分别通过双头弹性球铰与一个随动柱相连；所述的双头弹性球铰包括两个球形铰，一个球形铰的铰杆内部空心，直径略大，在杆端部设置有伸缩孔；另一个球形铰的铰杆直径略小，通过所述伸缩孔在较大直径铰杆内部滑动。...
【技术特征摘要】
1.一种适用于模拟多点地震输入边界的连续型试验装置，包括：包括至少两个震动单元，在每个震动单元上固定有一个主动台，至少有一对相邻的主动台之间设置有随动台，其特征在于，所述的震动单元包括施力装置、基础结构、导力装置、电流变液、刚度控制装置、阻尼控制装置、正、负极板、防渗篷布和用来连接施力装置和刚度控制装置的连接构件、主动台和随动台,其中，所述基础结构包括基座、支撑台和支撑柱；所述支撑台通过所述支撑柱安装在所述基座上方；并且所述支撑台设有能容纳刚度控制装置下部穿出的圆形开孔，导力装置置于支撑台上,施力装置置于基础结构的基座上；所述导力装置为下部开口的筒状结构，包括导力器、接触筒、水平导力板和竖直导力板；导力器包括导力器盖、导力器外壁和固定于其内的下面开口的导力器内壁，所述水平导力板和所述竖直导力板都固接于导力器外壁；所述接触筒置于导力器内壁里；所述的刚度控制装置为筒状结构，置于接触筒内，包括刚度控制器、片状环向弹簧和碟形弹簧；刚度控制器为筒状结构，包括位于中部的控制轴、顶部、侧壁以及位于下部并与控制轴固定连接的调节器，在刚度控制器顶部开设有出口，在侧壁上也开设有狭长的出口，所述片状环向弹簧和所述碟形弹簧一端置于所述刚度控制器内，分别连接到控制轴的侧向及上部，另一端分别由所述刚度控制器的侧壁以及顶部开设的出口穿出，环绕所述刚度控制器的侧壁及置于所述刚度控制器顶上；所述片状环向弹簧的外端部固接在所述接触筒内壁；碟形弹簧的底部固定连接有圆盘；通过旋转所述刚度控制器底部的调节器，将部分所述片状环向弹簧和部分所述碟形弹簧旋入并压缩于所述刚度控制器内，在控制轴的下部设置有防渗轴承；所述防渗蓬布闭合式的固接在所述导力装置下部和刚度控制器内部，防渗蓬布与防渗轴承的外周边密封连接，并与导力器内壁的内周边密封连接，电流变液位于由导力器内壁和防渗蓬布围成的腔体内；所述的刚度控制装置位于防渗轴承上部部分置于所述导力装置内，并沉浸在电流变液中，位于防渗轴承下部部分由所述导力装置下部开口穿出；在所述导力器内壁的两侧各留有一块容置空间，用于容纳正、负极板；阻尼控制装置，用于调节加载在正、负极板上的电压的大小；所述的施力装置包括X向施力器、Y向施力器、Z向施力器、第一活...
【专利技术属性】
技术研发人员：柳国环，黄伟纬，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
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