一种可调节自振频率的剪切模型箱制造技术

本发明专利技术涉及一种可调节自振频率的剪切模型箱，包括层状箱本体，还包括设置于所述层状箱本体两相对面外侧的频率调节机构，所述频率调节机构包括厚度可变的侧限钢板(3)和用于固定所述侧限钢板(3)的限位支座(1)，所述侧限钢板(3)通过限位支座(1)固定于层状箱本体外侧，为剪切模型箱在振动激励作用下层间发生相对水平滑动时提供剪切刚度。与现有技术相比，本发明专利技术具有快速、有效调节模型箱频率、大幅缩短试验时间、提高试验精度，降低试验成本等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种可调节自振频率的剪切模型箱
本专利技术涉及抗震试验
，尤其是涉及一种可调节自振频率的剪切模型箱。
技术介绍
我国是多地震国家，近年来地震灾害仍造成大量工程破坏和惨重的生命财产损失。其中，地下工程结构受震害影响范围大，本身修复困难、代价昂贵，其破坏还会危及城市地表结构及生命线工程的安全。地下结构抗震问题引起广泛重视。目前，振动台模型试验可以一定程度上再现地震作用，反映地下结构和周围土体的动力特性，是研究地下工程结构抗震的有效手段。地下工程结构抗震需要同时考虑地下结构本身和周围土体的影响，因此需要一个模型箱容器来装填模型土和地下结构模型。目前，广泛使用的模型箱容器包括刚性箱、柔性箱和剪切箱三种。其中，刚性箱由于其侧向边界刚性，在振动台振动激励下，边界动力反射明显，边界效应影响范围大，要求所研究的结构模型平面尺寸较小；柔性箱由于侧向边界采用柔性束带、钢丝限制径向变形，导致鼓肚效应，降低试验精度；而剪切箱通过水平钢框的层间滑动，在提供水平刚度的同时减低了边界效应影响，是目前使用广泛的模型箱结构。但目前现有的层状剪切模型箱的自振频率是固定不变或难以调节的。而对于不同的地下结构振动台试验，通常需要模拟不同的原型地层，相应的模型地层自振频率并非固定。为了保证剪切模型箱的安全性，需要控制剪切模型箱的自振频率远离模型土自振频率。若剪切模型箱的自振频率固定不变，将只适用于某一类地层，现有的层状剪切箱将造成试验成本上升，试验时间延长，试验安全性下降。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可调节自振频率的剪切模型箱。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种可调节自振频率的剪切模型箱，包括层状箱本体，还包括设置于所述层状箱本体两相对面外侧的频率调节机构。所述频率调节机构包括厚度可变的侧限钢板和用于固定所述侧限钢板的限位支座，所述侧限钢板通过限位支座固定于层状箱本体外侧，为剪切模型箱在振动激励作用下层间发生相对水平滑动时提供剪切刚度。进一步地，所述侧限钢板通过限位支座贴设于层状箱本体外侧，且所述侧限钢板与层状箱本体外侧面间设置有橡胶垫层。进一步地，所述橡胶垫层与层状箱本体接触的一面设置有减摩涂料层。进一步地，所述侧限钢板设有多个，各侧限钢板两侧分别通过至少四个限位支座固定于层状箱本体外侧。进一步地，各限位支座中，仅最底层和/或最高层的限位支座通过螺栓与层状箱本体连接。进一步地，所述限位支座呈“匚”型，多个限位支座成对相对设置于侧限钢板两侧，侧限钢板插入所述“匚”型敞口内实现固定，成对的限位支座可调间距地设置于层状箱本体外侧，所述“匚”型具有可调节高度的敞口。进一步地，所述侧限钢板的高度与层状箱本体的高度一致。进一步地，所述层状箱本体包括多层水平钢方框，相邻层水平钢方框间设置有滑移机构，最底层所述水平钢方框通过锚固机构固定于振动台上。进一步地，所述滑移机构包括导轨式滑移支座或轴承式滑移支座。进一步地，所述锚固机构包括锚固件和锚固螺栓，所述锚固件与最底层水平钢方框连接，并通过所述锚固螺栓固定于振动台上。进一步地，所述层状箱本体的内侧面和内底面设置有橡胶层。与现有技术相比，本专利技术具有快速、有效调节模型箱频率、大幅缩短试验时间、提高试验精度，降低试验成本等优点，具体地：1)本专利技术设置有频率调节机构，可根据不同类型模型土进行频率调节，以远离模型地层自振周期，避免共振，适应采用不同类型模型土的振动台试验，满足试验对剪切模型箱水平剪切刚度的要求，保证试验安全顺利进行。2)本专利技术频率调节机构采用厚度可变的侧限钢板，并通过限位支座固定，可方便进行侧限钢板的插拔及厚度调节，快速、高效地改变剪切箱的自振频率，缩短试验时间，降低试验成本。3)本专利技术限位支座采用具有敞口可调的“匚”型支座，方便不同厚度侧限钢板的插拔，从而实现频率调节。4)本专利技术可通过操作少量螺栓实现不同侧限钢板的更换，操作简单快速。5)本专利技术结构体系简洁，安装方便。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的立体结构示意图；图中：1.限位支座、2.螺栓、3.侧限钢板、4.橡胶垫层、5.水平钢方框、6.滑移装置、7.锚固件、8.锚固螺栓。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1-图2所示，本实施例提供一种可调节自振频率的剪切模型箱，包括层状箱本体以及设置于层状箱本体两相对面外侧的频率调节机构，频率调节机构包括厚度可变的侧限钢板3和用于固定侧限钢板3的限位支座1，侧限钢板3通过限位支座1固定于层状箱本体外侧，为剪切模型箱在振动激励作用下层间发生相对水平滑动时提供剪切刚度。该剪切模型箱适用于需要装载采用不同刚度、高度和材料制作的模型场地，通过安装或拆卸所述侧限钢板，快速调节剪切模型箱的自振频率，使剪切模型箱避免与不同基频的模型场地发生共振，模拟模型土在振动台激励作用下的运动形态，减小模型箱动力边界效应。侧限钢板3通过限位支座1贴设于层状箱本体外侧，且侧限钢板3与层状箱本体外侧面间设置有橡胶垫层4。橡胶垫层4与层状箱本体接触的一面设置有减摩涂料层。本实施例中，减摩涂料层可采用少量喷涂石墨减摩涂料实现，以方便所述侧限钢板和所述橡胶垫层的插拔。侧限钢板3仅设置于层状箱本体的一对外侧面上，垂直于振动台的振动方向，平行于振动台振动方向的另一外侧面上不需要设置侧限钢板。橡胶垫层4的平面尺寸与侧限钢板平面尺寸相一致，本实施例中橡胶垫层厚度可为2mm。侧限钢板3可根据剪切模型箱的尺寸大小设置多个，各侧限钢板3两侧分别通过至少四个限位支座1固定于层状箱本体外侧。限位支座1的数量组与侧限钢板3的数量相匹配。本实施例中，限位支座1呈“匚”型，多个限位支座1成对相对设置于侧限钢板3两侧，侧限钢板3插入“匚”型敞口内实现固定，成对的限位支座1可调间距地设置于层状箱本体外侧，“匚”型具有可调节高度的敞口。各限位支座中，仅最底层和最高层的限位支座通过螺栓与层状箱本体连接。敞口相对的两个“匚”型支座的间距、组数根据所述剪切模型箱需要适应的不同模型土场地自振频率范围确定，以确保频率调节的范围和精度。侧限钢板3的高度与层状箱本体的高度一致，的平面宽度与敞口相对布置的两个“匚”型支座的间距相对应一致，根据需要可更换侧限钢板的厚度。侧向钢板的安装数量及厚度由所述剪切模型箱装置的目标自振频率确定。本实施例中，层状箱本体包括多层水平钢方框5，相邻层水平钢方框5间设置有滑移机构6，即水平钢方框5、滑移机构6在竖向交替层叠等距堆叠，最底层水平钢方框5通过锚固机构固定于振动台上。本实施例中，锚固机构包括锚固件7和锚固螺栓8，锚固件7与最底层水平钢方框5连接，并通过锚固螺栓8固定于振动台上。在某些实施例中，锚固件7采用与剪切模型箱外围尺寸等长的通长角钢。在某些实施例中，滑移机构可采用导轨式滑移支座或轴承式滑移支座。层状箱本体的内侧面和内底面设置有橡胶层，以防止土体从水平方钢框5的间隙外泄。上述剪切模型箱可根据不同试验要求进行频率调整，利用相应软件模拟模型箱的动力响应，计算固定不同数量、厚度的侧限钢板3的情况下，模型箱的自振频率，从而调整实际固定侧限钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调节自振频率的剪切模型箱，包括层状箱本体，其特征在于，还包括设置于所述层状箱本体两相对面外侧的频率调节机构，所述频率调节机构包括厚度可变的侧限钢板(3)和用于固定所述侧限钢板(3)的限位支座(1)，所述侧限钢板(3)通过限位支座(1)固定于层状箱本体外侧，为剪切模型箱在振动激励作用下层间发生相对水平滑动时提供剪切刚度。

【技术特征摘要】
1.一种可调节自振频率的剪切模型箱，包括层状箱本体，其特征在于，还包括设置于所述层状箱本体两相对面外侧的频率调节机构，所述频率调节机构包括厚度可变的侧限钢板(3)和用于固定所述侧限钢板(3)的限位支座(1)，所述侧限钢板(3)通过限位支座(1)固定于层状箱本体外侧，为剪切模型箱在振动激励作用下层间发生相对水平滑动时提供剪切刚度。2.根据权利要求1所述的可调节自振频率的剪切模型箱，其特征在于，所述侧限钢板(3)通过限位支座(1)贴设于层状箱本体外侧，且所述侧限钢板(3)与层状箱本体外侧面间设置有橡胶垫层(4)。3.根据权利要求2所述的可调节自振频率的剪切模型箱，其特征在于，所述橡胶垫层(4)与层状箱本体接触的一面设置有减摩涂料层。4.根据权利要求1所述的可调节自振频率的剪切模型箱，其特征在于，所述侧限钢板(3)设有多个，各侧限钢板(3)两侧分别通过至少四个限位支座(1)固定于层状箱本体外侧。5.根据权利要求4所述的可调节自振频率的剪切模型箱，其特征在于，各限位支座中，仅最底层和最高层的限位支座通过螺栓与...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛世平，吴炜枫，袁勇，丁文其，李翀，赵天驰，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31