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专利名称：用于振动台试验的层叠双向剪切型模型箱装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于地下结构振动台试验的模型箱，尤其涉及一种层叠式双向剪切模型箱装置。
背景技术：
在地下结构的振动台试验中，往往将模型土放置在模型箱内来模拟无限地基。迄今，地下结构振动台试验中常用的模型箱有刚性箱、柔性箱、层状剪切箱。由于层状剪切箱在模拟土的剪切变形方面优于前两种模型箱，被认为较为理想的模型箱。现有的剪切箱有应用于单个振动台试验的单向叠环式剪切箱、悬挂式多向剪切箱和适用于台阵的双向剪切箱。单向叠环式剪切箱只能输入一个方向的地震激励，悬挂式多向剪切箱适用性广，但结构复杂，需要制作悬挂支架和梁架，安装时需控制各层框架的水平度。而适用于台阵的双向层状剪切模型箱在输入另一方向的地震动时，必须重新安装滑槽内滚珠。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种层叠式双向剪切模型箱装置用于地下结构振动台试验，以克服上述的不足。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是设计一种用于振动台试验的层叠双向剪切型模型箱装置，由安装在振动台上的刚性底板和设置在刚性底板上的层状结构箱体组成。其中，所述层状结构箱体由8层以上的形状相同的等间距水平叠放的层叠框架构成；所述层叠框架由方管围成，各层叠框架等间距开有三个以上的方形的垂直方向的贯通槽，且各层叠框架的贯通槽的位置相同；在所述贯通槽内固定一块水平方向的滑槽板；在所述滑槽板的上面，沿四边设置四个导向滑槽，且该导向滑槽的内侧面设有水平缝；在每个导向滑槽内设置可沿导向滑槽滑动的滑珠串，该滑珠串为一排由钢套约束的钢珠；在所述滑槽板的下面的中心位置，固定一个垂直的刚性杆，该刚性杆的端部嵌有滚珠；上层层叠框架中的所述刚性杆放在下层层叠框架的所述滑槽板上，且该刚性杆与该滑槽板上的四个贯通槽中的滑珠串的中部由四根弹簧穿过所述水平缝连接。所述层状结构箱体由18层层叠框架构成是一种较好的选择。本发明的有益效果各层叠框架通过刚性杆和滑槽板连接，且接触处都用滚珠，所以各层叠框架可以在限定范围内轻松移动，使各层叠框架间发生剪切变形，保证了层状结构箱体各层结构运动的独立性和相关性的合理关系；且适应于单向或双向地震动输入。本实用新型构造简单，制作、安装方便。

图1为本实用新型层叠式双向剪切模型箱装置的一个实施例的结构示意图图2为图1所示实施例中层叠框架结构示意图[0010]图3为图1所示实施例中滑动连接装置俯视图图4为图1所示实施例中滑动连接装置主视图图5为图1所示实施例中滑珠串结构主视图图6为图1所示实施例中滑珠串结构侧视图图中1、刚性底板，2、层叠框架，3、贯通槽，4、刚性杆，5、滚珠，6、弹簧，7、滑槽板， 8、导向滑槽，9、滑槽内侧板，10、贯通槽侧板，11、钢套。
具体实施方式
以下结合附图1-6对本实用新型的一个实施例加以说明实施例中的模型箱由刚性底板1、层状结构箱体组成。层状结构箱体由18层形状相同的层叠框架2垂直等间距平行排列而成。层叠框架2之间通过滑动连接装置连接。其中，层叠框架2为由方钢焊接而成的正方形方框，最底层层叠框架与刚性底板1固结；各层叠框架2之间如下设置各层层叠框架2的上下面均开有方孔，并用贯通槽侧板10连接上下面的方孔，形成贯通槽3，层叠框架2的各边上等间距开三个贯通槽3。在贯通槽3内横向固定方形滑槽板7，滑槽板7的上面沿四边设置导向滑槽8，导向滑槽8的内侧面设有用于穿弹簧的水平缝，每个导向滑槽8内设置一个滑珠串，滑珠串由钢套11约束的一排四个钢珠10构成，具体结构见图5、图6。在滑槽板7下表面的中心处固定竖直的刚性杆4，且刚性杆4端部嵌有一个滚珠5。滑槽板7的上表面与贯通槽侧板10形成自由滑槽。上层的刚性杆4放在下层的自由滑槽内，并且上层的刚性杆4与下层的自由滑槽内的四个导向滑槽8中的四个滑珠串的中部用四根弹簧6连接，前面所述的水平缝用于使弹簧穿过。以上层叠框架2中的贯通槽3，以及安装在贯通槽3中的滑槽板7、刚性杆4、滚珠5、弹簧6、导向滑槽8、滑珠串组成了滑动连接装置。由于滑动连接装置位于各层叠框架2之间，所以顶层层叠框架2的贯通槽3内不设置导向滑槽8及滑珠串，底层层叠框架2的贯通槽3内不设置刚性杆4。本实用新型在试验中，18层层叠框架构成的模型箱对内部土体提供水平方向的约束，层叠框架2的层与层之间通过刚性杆4和滚珠5支撑。当沿水平X方向输入地震激励时，固定在上层层叠框架2上的刚性杆4在水平Y方向弹簧6的作用下沿X方向滑动，X方向弹簧6起到限位作用，使滚珠5的滑动量在允许范围内。Y方向弹簧6与钢套11相连一端可在X方向自由滑动，使Y方向弹簧6在刚性杆4的带动下，沿X方向运动，并与刚性杆 4运动一致，以保证层叠框架在X方向不受约束。同时，Y方向弹簧6起到控制扭转的作用。 而当输入Y方向的地震激励时，固定在上层层叠框架2上刚性杆4在X方向弹簧6的作用下沿Y方向滑动，Y方向弹簧6起到限位作用，使滚珠5的滑动量在允许范围内。X方向弹簧6起到控制扭转的作用，同时X方向弹簧6与钢套11相连一端可在Y方向自由滑动，X方向弹簧6在刚性杆4的带动下，沿Y方向运动，并与刚性杆4运动一致。保证层叠框架在Y 方向不受约束。
权利要求1.用于振动台试验的层叠双向剪切型模型箱装置，由安装在振动台上的刚性底板和设置在刚性底板上的层状结构箱体组成，其特征在于所述层状结构箱体由8层以上的形状相同的等间距水平叠放的层叠框架构成； 所述层叠框架由方管围成，各层叠框架等间距开有三个以上的方形的垂直方向的贯通槽，且各层叠框架的贯通槽的位置相同；在所述贯通槽内固定一块水平方向的滑槽板；在所述滑槽板的上面，沿四边设置四个导向滑槽，且该导向滑槽的内侧面设有水平缝；在每个导向滑槽内设置可沿导向滑槽滑动的滑珠串，该滑珠串为一排由钢套约束的钢珠；在所述滑槽板的下面的中心位置，固定一个垂直的刚性杆，该刚性杆的端部嵌有滚珠；上层层叠框架中的所述刚性杆放在下层层叠框架的所述滑槽板上，且该刚性杆与该滑槽板上的四个贯通槽中的滑珠串的中部由四根弹簧穿过所述水平缝连接。
2.如权利要求1所述的用于振动台试验的层叠双向剪切型模型箱装置，其特征在于 所述层状结构箱体由18层层叠框架构成。
专利摘要用于振动台试验的层叠双向剪切型模型箱装置，涉及一种用于大型地下结构振动台试验的层叠式双向剪切模型箱装置。本装置由安装在振动台上的刚性底板和设置在刚性底板上的层状结构箱体组成，所述层状结构箱体由8层以上的形状相同的等间距水平叠放的层叠框架构成，各层叠框架之间设置滑动连接装置，该滑动连接装置允许各层叠框架在一定范围内轻松滑动。由于各层叠框架通过滑动装置连接，保证了层状结构箱体各层结构运动的独立性和相关性，且适应于单向或双向地震动输入。本实用新型构造简单，制作、安装方便。
文档编号G01M7/02GK201965008SQ20112005745
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月7日 优先权日2011年3月7日
发明者李立云, 李霞, 杜修力, 王卉娜, 路德春 申请人:北京工业大学