【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩土工程抗震试验，具体涉及一种用于拟静力推覆试验的加载系统及试验方法。
技术介绍
1、岩土工程抗震试验，以工程项目抗震减灾为目的，对地下工程和土体进行的各种试验的总称。岩土工程抗震试验是工程抗震分析方法的重要组成部分，包括土-地下工程模型体系动力振动台试验、结构及构件模型静力试验和土-地下工程模型体系静力试验。其中，拟静力试验是用于检验结构抗震性能最为广泛的结构抗震试验方法。拟静力试验又称低周往复加载试验，该方法对试验体根据事先给定的加载路径进行多次慢速往复加载，使试验体在正反两个方向经历加载和卸载过程，以揭示试验体在地震时往复振动中的抗震性能。
2、例如，地铁车站结构是现代化都市中常见的结构类型，普遍应用于城市轨道交通工程，由于地下结构被土体包裹，结构的变形对土体变形具有追随性。由于地层水平错动，地下结构的最不利变形模式一般是层间剪切变形，因此，对此变形模型下结构破坏特征的研究具有必要性。
3、除此之外，土体对地下结构具有包裹性，这将导致复杂的土-结构相互作用。由于它与地下结构周围的其它土体已不是一个连续的整体，在后续的地震反应中，对地下结构的约束作用和地震反应影响也完全不同于连续土体对应的情况。因此，单独研究地下结构本身的抗震特性是很片面的，必须将土-地下结构作为一个整体进行研究分析。
4、传统的土-结构整体模型试验研究往往是采用普通振动台试验或离心机振动台试验，这类动力试验的操作繁琐，代价昂贵，且不确定性因素较多，涉及到比较复杂的相似性问题，最大的困境在于振动台的高频震动会
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，为岩土工程抗震试验实施的过程中，提供一种加载装置，用以模拟岩土地下工程结构在地震过程中产生的水平剪切变形，降低试验操作难度，提高检验地下工程结构抗震性能的有效性。
2、为实现上述目的，本专利技术采用提出如下方案：
3、一种用于拟静力推覆试验的加载系统，包括试验底座、支撑架结构、旋转加载架组件、模型箱和加载动力部件；
4、所述试验底座用于为试验提供安装基础；
5、所述支撑架结构安装在试验底座上，用于为加载动力部件提供反力支撑，所述支撑架结构之间形成用于放置模型箱的试验区域；
6、所述模型箱位于试验区域内，所述模型箱包括底部框架和层间框架，所述底部框架固定在试验底座上，多个层间框架层叠在底部框架上形成用于容纳地下结构的试验腔；
7、所述旋转加载架组件位于模型箱的一侧，所述旋转加载架组件包括旋转架和连杆，所述旋转架的底部铰接安装在试验底座上，每个层间框架均通过连杆与旋转架相连，所述连杆的一端与旋转架铰接，所述连杆的另一端与层间框架铰接；
8、所述加载动力部件包括竖向作动器和水平作动器，所述竖向作动器位于模型箱的上方，所述竖向作动器安装在支撑架结构上，用于向模型箱内的土体施加载荷，所述水平作动器位于旋转加载架组件的一侧，所述水平作动器安装在支撑架结构上，通过旋转加载架组件向模型箱施加载荷。
9、其中，水平作动器与旋转架连接，旋转架通过连杆与每一层可水平滑动的层间框架连接，通过水平作动器推动旋转架，从而实现叠层模型箱的剪切变形，且剪切变形量由小到大逐渐递增，模拟地下工程模型从弹性变形到塑性变形、直至破坏的全反应过程。
10、作为优选，支撑架结构包括立柱、连接梁、竖向加载横梁和水平加载横梁，立柱安装试验底座上，相邻立柱之间通过连接梁连接，竖向加载横梁横跨连接在连接梁上，水平加载横梁安装在立柱的侧壁上。如此设置，便于根据试验的需要，通过装配调节竖向加载横梁的安装高度。
11、作为优选，竖向作动器安装在竖向加载横梁上，竖向作动器与竖向加载横梁之间设置有跟动装置，跟动装置沿着水平作动器施加载荷的方向布设。如此设置，竖向荷载通过模型箱上方的竖向作动器施加到土体表面，竖向作动器和竖向加载横梁之间通过跟动装置连接，可以让竖向作动器在水平推覆试验过程中随土体表面发生水平移动，保证了施加竖向载荷的稳定性。
12、作为优选，跟动装置用于竖向作动器在水平推覆试验过程中随土体表面发生水平移动，跟动装置包括滑座和滚棒，竖向作动器的壳体安装在滑座上，滑座通过滚棒与竖向加载横梁相连。
13、作为优选，水平作动器的壳体安装在水平加载横梁上。
14、作为优选，竖向作动器和水平作动器均为电液伺服作动器。
15、作为优选，竖向作动器与模型箱之间设置有加载板，加载板与竖向作动器的加载端相连。如此设置，竖向作动器与模型箱顶部的竖向加载板连接，通过对土体表面施加竖向荷载，可以模拟不同的结构埋深。
16、作为优选，层间框架由钢型材焊接形成，相邻层间框架之间设置有滚轮，钢型材上设置有用于对滚轮形成导向的滑槽，滑槽沿着水平作动器施加载荷的方向布设。如此设置，便于层间框架在受到水平载荷下发生稳定地水平滑动，进而更好地模拟了土-地下工程模型体系产生的剪切变形。
17、本专利技术还提出一种使用上述用于拟静力推覆试验的加载系统的试验方法，包括如下步骤：
18、调节加载动力部件，调节水平作动器，使得旋转架保持竖直状态，并使得层叠在底部框架上的层间框架形成用于容纳地下结构和土体的模型箱；
19、布设地下结构，向模型箱内填土，再将待试验的地下结构布设在模型箱内，以及安装用于检测的传感器，再向模型箱内填土至模型箱的顶部；
20、施加载荷，调节竖向作动器的位置向模型箱中的土体施加恒定的竖向载荷，水平作动器通过旋转加载架组件向模型箱施加水平载荷，水平作动器推动旋转架，进一步带动层间框架产生水平滑动，让模型箱内土体和地下结构体系形成水平剪切变形，逐步增大旋转架的转动角度，使得模型箱的水平剪切变形逐步增大，从而模拟地震过程中地下结构从弹性变形到塑性变形、直至被破坏的全反应过程。
21、作为优选，在所述施加载荷过程中，旋转架的转动角度是分阶段加载，水平作动器每次加载之后会留等待时间段，等待时间段内传感器充分采集试验数据，获得平稳、恒定的数值。
22、本专利技术提供的一种用于拟静力推覆试验的加载系统及试验方法与现有技术相比，具有如下突出的实质性特点和显著进步：
23、1、该用于拟静力推覆试验的加载系统通过旋转加载架组件连和叠层式模型箱的配合，降低了试验操作难度，使得模型箱内的土体-地下结构模型体系产生水平剪切变形，从而模拟了地震过程中地下工程结构产生的最不利变形模式，进而有利于提高检验地下工程结构抗震性能的有效性。
24、2、该用于拟静力推覆试验的加载系统通过逐渐增加旋转架的转动角度，实现了模型箱内土体-地下结构模型体系水平剪切变形由小到大逐渐递增，从而模拟了地下工程模型从弹性变形到塑性变形、直至破坏的全反应过程。
25、3、该用于拟静力推覆试验的加载系统利用竖向作动器向模型箱中的土体表面施加竖向荷载，模拟了不同的地下本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于拟静力推覆试验的加载系统，其特征在于，包括试验底座（1）、支撑架结构（2）、旋转加载架组件（3）、模型箱（4）和加载动力部件（5）；
2.根据权利要求1所述的用于拟静力推覆试验的加载系统，其特征在于，所述支撑架结构（2）包括立柱（21）、连接梁（22）、竖向加载横梁（23）和水平加载横梁（24），所述立柱（21）安装试验底座（1）上，相邻立柱（21）之间通过连接梁（22）连接，所述竖向加载横梁（23）横跨连接在连接梁（22）上，所述水平加载横梁（24）安装在立柱（21）的侧壁上。
3.根据权利要求2所述的用于拟静力推覆试验的加载系统，其特征在于，所述竖向作动器（51）安装在竖向加载横梁（23）上，所述竖向作动器（51）与竖向加载横梁（23）之间设置有跟动装置（53），所述跟动装置（53）沿着水平作动器（52）施加载荷的方向布设。
4.根据权利要求3所述的用于拟静力推覆试验的加载系统，其特征在于，所述跟动装置（53）用于竖向作动器（51）在水平推覆试验过程中随土体表面发生水平移动，所述跟动装置（53）包括滑座和滚棒，所述竖向作动器（5
5.根据权利要求2所述的用于拟静力推覆试验的加载系统，其特征在于，所述水平作动器（52）的壳体安装在水平加载横梁（24）上。
6.根据权利要求1所述的用于拟静力推覆试验的加载系统，其特征在于，所述竖向作动器（51）和水平作动器（52）均为电液伺服作动器。
7.根据权利要求1所述的用于拟静力推覆试验的加载系统，其特征在于，所述竖向作动器（51）与模型箱（4）之间设置有加载板（6），所述加载板（6）与竖向作动器（51）的加载端相连。
8.根据权利要求1所述的用于拟静力推覆试验的加载系统，其特征在于，所述层间框架（42）由钢型材焊接形成，相邻层间框架（42）之间设置有滚轮（43），所述钢型材上设置有用于对滚轮（43）形成导向的滑槽，所述滑槽沿着水平作动器（52）施加载荷的方向布设。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的用于拟静力推覆试验的加载系统的试验方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的用于拟静力推覆试验的加载系统的试验方法，其特征在于，在所述施加载荷过程中，旋转架（31）的转动角度是分阶段加载，水平作动器（52）每次加载之后会留等待时间段，等待时间段内传感器充分采集试验数据，获得平稳、恒定的数值。
...【技术特征摘要】
1.一种用于拟静力推覆试验的加载系统，其特征在于，包括试验底座（1）、支撑架结构（2）、旋转加载架组件（3）、模型箱（4）和加载动力部件（5）；
2.根据权利要求1所述的用于拟静力推覆试验的加载系统，其特征在于，所述支撑架结构（2）包括立柱（21）、连接梁（22）、竖向加载横梁（23）和水平加载横梁（24），所述立柱（21）安装试验底座（1）上，相邻立柱（21）之间通过连接梁（22）连接，所述竖向加载横梁（23）横跨连接在连接梁（22）上，所述水平加载横梁（24）安装在立柱（21）的侧壁上。
3.根据权利要求2所述的用于拟静力推覆试验的加载系统，其特征在于，所述竖向作动器（51）安装在竖向加载横梁（23）上，所述竖向作动器（51）与竖向加载横梁（23）之间设置有跟动装置（53），所述跟动装置（53）沿着水平作动器（52）施加载荷的方向布设。
4.根据权利要求3所述的用于拟静力推覆试验的加载系统，其特征在于，所述跟动装置（53）用于竖向作动器（51）在水平推覆试验过程中随土体表面发生水平移动，所述跟动装置（53）包括滑座和滚棒，所述竖向作动器（51）的壳体安装在滑座上，所述滑座通过滚棒与竖向加载横梁（23）相连。
5.根...
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