本发明专利技术提供了水平双向地震模拟振动台的综合系统。该综合系统由井形钢轨梁加劲的水平双向地震模拟振动台台面单元、水平双向地震模拟振动台支承运行机构单元和水平双向地震模拟振动台激振器连接装置单元构成；所述的台面单元的自重轻有效荷载大，大的内阻尼使局部振动小、噪音低；所述的振动台激振器连接装置无几何耦合、接头刚度易保证、激振器额外功小；所述的支承运行机构承载模型试件重，振动台台面可在水平面任意方向滑动，运行摩擦小，振动台水平位移能力不受倾覆力矩制约。水平双向地震模拟振动台能够达到最大位移为Ｘ＝±３００ｍｍ，Ｙ＝±３００ｍｍ，结构简单、造价低廉、能耗小、能效高，易于升级，实现承载和位移能力的进一步拓展。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及具有水平双向地震模拟振动台综合系统。
技术介绍
水平双向地震模拟振动台综合系统通常由地震模拟振动台台面、激振器连 接装置和支承及运行机构构成。地震模拟振动台台面有钢筋混凝土结构台面、 钢焊结构台面、铝合金或镁铝合金铸造结构台面。钢筋混凝土结构的地震模拟 振动台台面，自重大因而有效承载荷载小，弯曲频率低使得振动台全系统使用 频率低，模拟的频带往往不能满足地震模拟研究的需要，现己很少使用。铝合 金台面用于中型地震模拟振动台中，镁铝合金铸造台面则用于小型振动台 (2mx2m或以下)。合金台面自重小，有效荷载大，采用网格构造台面刚度有显 著提高，弯曲频率很高。但合金台面不足在于成本很高，而且台面内阻尼小， 当振动台运行于30Hz以上时会引起台体组成的薄板高频局部振动，噪音较大。 目前，绝大部分振动台台面结构采用钢焊结构，它与铝合金及镁铝合金台面相 比，台面强度大，造价略低。国外设计的振动台台面多采用厚度为12cm 15cm 的抗撕裂Z向钢的实心厚钢板，这种台面自重很大，因而有效荷载相对较小。 由于用钢量大且加工工艺复杂，Z向钢的实心厚钢板结构台面造价较高。现有国 内设计的振动台钢焊结构台面是采用上下封闭的格栅板结构，即用薄钢板形成 格栅，上覆一块较厚的钢平板，下垫薄钢板，焊接形成箱体。为了模型与台面 的连接需要在台面上设置强度高、焊接性能好的螺纹、螺母。螺母需要焊接与 格栅肋板的十字交点，或者在螺母四侧焊三角板加劲肋，再将螺母与加劲肋整体焊接在台面板上。加工工艺复杂，制作成本高。水平双向地震模拟振动台激振器连接装置包括激振固定型连杆铰接式、 激振器摆动型连杆铰接式和静压轴承连接式。激振固定型连杆铰接式和激振器 摆动型连杆铰接式都具有维护简单、成本低，接头刚性易于保证的优点。但是 二者在正交的自由度无约束情况下是不稳定机构，接头部分均存在一定的机械 间隙，有几何交叉耦合影响。静压轴承连接式无几何交叉耦合影响，在无正交 自由度约束情况下可能稳定于所在位置，但其需要另设润滑工作油源予以加压 获得所需的静压油膜刚度，接头刚度难以保证。而且其接头质量大，使激振器 出力做功增大。静压轴承连接式的维护困难，对其必须防污染、防水、防油液 渗漏，成本很高，因而难以广泛应用。水平双向地震模拟振动台支承及运行机构，采用双头铰接连杆方式或平面静 压导轨方式。这两种支承方式具有摩擦力较小、结构简单易行的优点。但以此 为支承的振动台，在水平运行过程中需克服倾覆力矩，使振动台的水平位移能 力受到限制。而且由于振动台支承点较少，竖向支承能力有限并且受力不均匀， 使得竖向荷载的量值，即试验模型的最大重量受到了制约。(《地震模拟振动台 的设计与应用技术》黄浩华著地震出版社)综上所述，现有的水平双向地震模拟振动台台面及支承导向系统，由于结 构自身的不足在一定程度上影响了地震模拟振动台的工作性能，也不易进行功 能拓展和设备升级。而且加工工艺复杂、成本和维护费用都很高昂，现有水平 双向地震模拟振动台造价通常高达百万甚至千万。研制水平双向地震模拟振动 台的综合系统十分必要。
技术实现思路
为了解决已有技术存在的问题，本专利技术提供了水平双向地震模拟振动台的综合系统。该综合系统由井形钢轨梁加劲的水平双向地震模拟振动台台面单元、 水平双向地震模拟振动台支承运行机构单元和水平双向地震模拟振动台激振器连接装置单元构成；所述的井形钢轨梁加劲的水平双向地震模拟振动台台面单 元的各个支承接触单元6置于水平双向地震模拟振动台支承运行机构的各支承 接触单元30上，从而使所述的井形钢轨梁加劲的水平双向地震模拟振动台台面 单元和水平双向地震模拟振动台支承运行机构单元形成连接关系；所述的井形钢轨梁加劲的水平双向地震模拟振动台台面单元的台面主板1的 上表面对应于振动台激振器连接装置的转轴运行轨道401两端位置分别焊接1 块钢垫块700，每块钢垫块700通过2根10.9级高强螺栓802与连接节点板801 连接，转轴运行轨道401通过4根10.9级高强螺栓802与两端各1块节点板801 连接；这样，就把井形钢轨梁加劲的水平双向地震模拟振动台台面单元与水平 双向地震模拟振动台激振器连接装置单元连接起来；所述的水平双向地震模拟振动台激振器连接装置单元的连接板103与激振 器推进钢板102焊接，再通过2个13. 9级高强螺栓105把连接板103与激振器 推进钢板102固接，这样，就把水平双向地震模拟振动台综合系统与激振器连 接起来；要声明本专利技术以下所涉及的有关的部件尺寸数值，均为与台面主板1为4mx4m的井形钢轨梁加劲的水平双向地震模拟振动台台面相配合时，本专利技术提供的水平双向地震模拟振动台支承运行机构的部件相应的尺寸数值。下面介绍所述的井形钢轨梁加劲的水平双向地震模拟振动台台面单元的构成。本专利技术提供的井形钢轨梁加劲的水平双向地震模拟振动台台面单元(以下简 称台面)，如图l、 2和图3所示，包括振动台台面主板l、井形钢轨梁加劲单元 2和支承接触单元6;所述的振动台台面主板l由钢板焊接而成，其平面尺寸优选为4mx4m;厚度应 不小于40mm，厚度优选为40ram;其用来承载和固定待测件，该振动台台面主板l 的厚度除保证台面的刚度、强度，还综合考虑了均匀传力、减少应力集中现象 的发生，保证预留高强螺栓孔13的深度，以及减小自重并提供较大内阻尼的因 素；振动台台面主板l上表面焊接有人字纹防滑覆面钢板5;在振动台台面主板l的上表面上经机械钻孔得到固定待测件所需的预留高强螺栓孔13，该预留髙强螺栓孔13不少于16个；该预留高强螺栓孔13也贯通人字 纹防滑覆面钢板5，各个预留高强螺栓孔13均匀布置于台面主板1和人字纹防滑 覆面钢板5的上表面；每个预留高强螺栓孔13优选深入台面1上表面的孔深为 25mm;所述的井形钢轨梁加劲单元2由2根纵向连续钢轨梁3和2列横向分段钢轨梁 4垂直交叉布置成井字形并且焊接于振动台台面主板1的下表面构成；如图2、 4、 5、 6所示，纵向连续钢轨梁3和横向分段钢轨梁4的每个交叉节点， 均由4块切角、刨平的三角钢板加劲肋8分别焊接于交叉节点纵向连续钢轨梁3的 梁腹和横向分段钢轨梁4的梁腹；三角钢板加劲肋8为纵向连续钢轨梁3和横向分 段钢轨梁4提供可靠的侧向支撑，保证二者在地震模拟作用下的稳定；所述的井形钢轨梁加劲单元2对振动台台面主板1起加劲的功能，使台面刚度、强度在均匀分布的基础上明显提髙，保证了台面荷载向运行装置的有效传 递，纵向连续钢轨梁3和横向分段钢轨梁4采用铁路钢轨主要由于其具有刚度大、抗冲击荷载能力强和取材便利的优点。如图2所示，振动台台面主板1下面设置12个支承接触单元6，沿每根所述的 纵向连续钢轨梁3和横向分段钢轨梁4各均匀安置3个支承接触单元6;为使支承接触单元6为振动台台面主板1及其上待测件提供均匀支撑，每个支承接触单元6的中心分别在纵向连续钢轨梁3和横向分段钢轨梁4的互相分割的三段的中心点 上；如图l、 3所示，所述的各个支承接触单元6由等大的正方形的上层Q235钢板 9和下层Q345Mn钢板10通过埋头高强螺栓ll分别于上层Q235钢板9和下层Q345Mn 钢板10的四角及中心点紧固连接组成；为保证振动台台面l水平双向最大位移为 本文档来自技高网...
【技术保护点】
水平双向地震模拟振动台的综合系统，其特征在于，该综合系统由井形钢轨梁加劲的水平双向地震模拟振动台台面单元、水平双向地震模拟振动台支承运行机构单元和水平双向地震模拟振动台激振器连接装置单元构成；所述的井形钢轨梁加劲的水平双向地震模拟振动台台面单元的各个支承接触单元６置于水平双向地震模拟振动台支承运行机构的各支承接触单元３０上，从而使所述的井形钢轨梁加劲的水平双向地震模拟振动台台面单元和水平双向地震模拟振动台支承运行机构单元形成连接关系； 所述的井形钢轨梁加劲的水平双向地震 模拟振动台台面单元的台面主板１的上表面对应于振动台激振器连接装置的转轴运行轨道４０１两端位置分别焊接１块钢垫块７００，每块钢垫块７００通过２根１０．９级高强螺栓８０２与连接节点板８０１连接，转轴运行轨道４０１通过４根１０．９级高强螺栓８０２与两端各１块节点板８０１连接；这样，就把井形钢轨梁加劲的水平双向地震模拟振动台台面单元与水平双向地震模拟振动台激振器连接装置单元连接起来； 所述的水平双向地震模拟振动台激振器连接装置单元的连接板１０３与激振器推进钢板１０２焊接，再通过 ２个１３．９级高强螺栓１０５把连接板１０３与激振器推进钢板１０２固接，这样，就把水平双向地震模拟振动台综合系统与激振器连接起来； 所述的井形钢轨梁加劲的水平双向地震模拟振动台台面的构成有台面主板（１）、井形钢轨梁加劲单元（２）和支承接 触单元（６）； 所述的台面主板（１）由钢板焊接而成；台面主板（１）上表面焊接有人字纹防滑覆面钢板（５）；在所述的台面主板（１）的上表面上经机械钻孔得到固定待测件所需的多个预留高强螺栓孔（１３），该预留高强螺栓孔（１３）也贯通人字纹防滑 覆面钢板（５），各个预留高强螺栓孔（１３）均匀布置于台面主板（１）和人字纹防滑覆面钢板（５）的上表面； 所述的井形钢轨梁加劲单元（２）由横向连续钢轨梁（３）和纵向分段钢轨梁（４）垂直交叉放置并且焊接于台面主板（１）的下表面构成；横向连 续钢轨梁（３）和纵向分段钢轨梁（４）的每个交叉节点，均由４块切角、刨平的三角钢板加劲肋（８）分别焊接于交叉节点横向连续钢轨梁（３）的梁腹和纵向分段钢轨梁（４）的梁腹； 所述的台面主板（１）的下面的每根横向连续钢轨梁（３）和纵向分段钢轨 梁（４）各均匀安置３个支承接触单元（６）；每个支承接触单元（６）的中心分别在横向连续钢轨梁（３）和纵向分段钢轨梁（４）的互相分...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：董世贵，董丽欣，
申请(专利权)人：吉林建筑工程学院，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]
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