CN106768764A - 一种能独立提供单自由度水平振动荷载的双振动台模型试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能独立提供单自由度水平振动荷载的双振动台模型试验装置。由固定系统、２个作动器系统和２个振动台台面系统组成，２个作动器系统和２个振动台台面系统结构相同，固定系统由底座、２个作动器固定支架和２个振动台滑轨组成，作动器系统由作动器、作动器伸缩杆卡口装置、作动器伸缩杆和作动器加速度传感器组成，振动台台面系统由振动台台面、振动台滑块和振动台台面连接卡口装置组成，本发明需要将试验对象的两个主体结构分别牢固固定在２个振动台台面上，２个作动器分别输出设定激振，通过装置的协同作用测量试验对象两个主体结构分别处在两个不同地震水平振动作用下的整体结构的结构响应、力学特性和破坏形式。

Description

一种能独立提供单自由度水平振动荷载的双振动台模型试验 装置

技术领域

本发明属结构工程和地震工程技术领域，具体涉及一种能独立提供单自由度水平振动荷载的双振动台模型试验装置。

背景技术

在地震作用下建筑结构除了发生平移振动外，还会因为一些建筑存在两个或多个主体结构，如桥梁、双塔楼等建筑物，其不同主体结构所处位置在地震时地面各点的运动存在相位差，或两个主体结构处在位置之间存在地震带断层，在地震时的地震反应非常复杂，值得关注。目前，对于由于地面运动存在相位差而引起的有两个主体结构的建筑物的地震效应的研究尚不够成熟，目前尚不能用理论解释或数值方法模拟这种现象，需要进行试验研究，研究这一机理地试验装置地研制尚不充分。基于能够模拟地震振动地振动台试验平台，通过设计能够提供独立提供单自由度水平振动荷载的双振动台模型试验装置，可以使这方面研究顺利进行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能独立提供单自由度水平振动荷载的双振动台模型试验装置。

本发明提出的独立提供单自由度水平振动荷载的双振动台模型试验装置，由固定系统、第一作动器系统、第一振动台台面系统、第二作动器系统、第二振动台台面系统组成，第一作动器系统和第二作动器系统的结构相同，第一振动台台面系统和第二振动台台面系统的结构相同，第一作动器系统和第二作动器系统、以及第一振动台台面系统和第二振动台台面系统对称分布于固定系统上；其中：

固定系统由底座、第一作动器固定支架、第一振动台滑轨、第二作动器固定支架、第二振动台滑轨组成，所述第一振动台滑轨和第二振动台滑轨对称焊接于底座上，第一作动器固定支架和第二作动器固定支架对称焊接于底座上；

第一作动器系统或第二作动器系统由作动器、振动台作动器伸缩杆卡口装置、振动台作动器伸缩杆和振动台作动器加速度传感器组成，所述作动器焊接于作动器固定支架上，一端与振动台作动器加速度传感器连接，振动台作动器伸缩杆一端与振动台作动器加速度传感器连接，另一端穿过作动器，振动台作动器伸缩杆卡口装置与振动台作动器伸缩杆固定连接；

第一振动台台面系统或第二振动中台面系统由振动台台面、振动台滑块和振动台台面连接卡口装置组成，所述振动台滑块焊接于振动台台面下方，振动台台面连接卡口装置焊接于振动台台面侧面，通过振动台台面固定螺栓连接试验构件后插入振动台台面固定螺孔中与振动台台面牢固固定；结构模型通过振动台台面固定螺栓固定于振动台台面上；

振动台作动器伸缩杆卡口装置和振动台台面连接卡口装置通过振动台卡口装置固定螺栓铰接连接，振动台滑块和振动台滑轨滑动连接，使作动器系统、振动台台面系统和固定系统形成独立的单自由度运动系统，通过振动台作动器伸缩杆的伸缩使振动台台面系统沿振动台滑轨滑动。

本发明中，所述第一振动台滑轨和第二振动台滑轨数量均为两个，且规格完全一样，分别焊接在底座上，第一振动台台面系统或第二振动中台面系统的振动台滑块数量各为6个，且规格完全一样，分别按照第一振动台滑轨和第二振动台滑轨的位置均匀焊接在相应的振动台台面下面。

本发明中，所述模型的第一振动台台面系统和第一作动器系统由振动台作动器伸缩杆卡口装置和振动台台面连接卡口装置通过第一振动台卡口装置固定螺栓铰接连接而不是牢固固定，铰接连接可以有效避免整个系统由于第一作动器系统的作动器伸缩杆与第一振动台滑轨不平行造成的“卡死”，而顺畅滑动。

本发明中，所述模型的第二振动台台面系统和第二作动器系统由振动台作动器伸缩杆卡口装置和振动台台面连接卡口装置通过第二振动台卡口装置固定螺栓19铰接连接而不是牢固固定，铰接连接可以有效避免整个系统由于第二作动器系统的作动器伸缩杆20与第二振动台滑轨不平行造成的“卡死”，而顺畅滑动。

本发明中，所述模型的两个独立的振动台系统分别由独立的两个作动器系统控制，可按照实际工况分别对试验对象的两个主体结构精确输出不懂的水平地震荷载。

本发明的工作过程：

讲试验试件的两个主体结构分别通过振动台台面固定螺栓23连接后穿过振动台台面固定螺孔22牢固固定在第一振动台台面4上和第二振动台台面14上。分别通过第一作动器3对第一作动器伸缩杆10的作用带动第一振动台作动器伸缩杆卡口装置8前后运动，第一振动台作动器伸缩杆卡口装置8通过第一振动台卡口装置固定螺栓9的连接带动第一振动台台面连接卡口装置7前后运动进而带动整个第一振动台系统沿第一振动台滑轨5前后运动，并通过对第一作动器的控制，基于不同试验目的设定振动台的激振输入，进行振动台试验；第二振动台系统的设置和工作过程同第一振动台系统。两个振动台系统相互独立，可根据试验目的分别设置两个振动台的激振输入，并分别通过第一作动器加速度传感器11和第二作动器加速度传感器21分析试验试件的两个主体结构的作用响应，研究两个主体结构存在相位差，或两个主体结构处在位置之间存在地震带断层的情况下不同振动输入的结构特性和破坏模式。

本发明的有益效果：

本发明装置的最大优点使可以测量建筑物存在两个主体结构且分别处在两个相互独立的作用输出下的整体结构作用特性和破坏模式。结构振动台测试可研究试件在两个独立振动台上并设定不同振动输入过程中发生的运动规律，填补目前对双主体结构建筑物抗震试验研究的空白。

附图说明

图1为本发明的示意图。

图2为本发明的前视图。

图3为本发明的左视图。

图4为本发明的右视图。

图5为本发明的俯视图。

图6为本发明的后视图。

图7为本发明的移除振动台面（4）、（14）后的示意图。

图8为本发明的实验例的示意图。

图中标号：

1为底座，2为第一作动器固定支架，3为第一作动器，4为第一振动台台面，5为第一振动台滑轨，6为第一振动台滑块，7为第一振动台台面连接卡口装置，8为第一振动台作动器伸缩杆卡口装置，9为第一振动台卡口装置固定螺栓，10为第一振动台作动器伸缩杆，11为第一振动台作动器加速度传感器，12为第二作动器固定支架，13为第二作动器，14为第二振动台台面，15为第二振动台滑轨，16为第二振动台滑块，17为第二振动台台面连接卡口装置，18为第二振动台作动器伸缩杆卡口装置，19为第二振动台卡口装置固定螺栓，20为第二振动台作动器伸缩杆，21为第二振动台作动器加速度传感器，22为振动台台面固定螺孔，23为振动台台面固定螺栓，24为实施例中“门”型三层柱板式缩尺框架结构模型。

具体实施方式

下面通过实施例进一步描述本发明。

实施例１：

如图1-图8所示，试验装置由固定系统、第一作动器系统、第一振动台台面系统、第二作动器系统、第二振动台台面系统组成。其中：

固定系统由底座1、第一作动器固定支架2、第一振动台滑轨5、第二作动器固定支架12、第二振动台滑轨15组成，所述第一作动器固定支架2、第一振动台滑轨5、第二作动器固定支架12、第二振动台滑轨15分别焊接在底座1上；

第一作动器系统由第一作动器3、第一振动台作动器伸缩杆卡口装置8、第一振动台卡口装置固定螺栓9、第一振动台作动器伸缩杆10、第一振动台作动器加速度传感器11组成，所述第一作动器系统第一作动器3焊接在第一作动器固定支架2上，一端与第一振动台作动器加速度传感器11连接，第一振动台作动器伸缩杆10从另一端伸出，第一振动台作动器伸缩杆卡口装置8与第一振动台作动器伸缩杆10牢固固定；

第一振动台台面系统由第一振动台台面4、第一振动台滑块6、第一振动台台面连接卡口装置7、振动台台面固定螺孔22、振动台台面固定螺栓23组成，所述第一振动台滑块6分别焊在第一振动台台面4下面，第一振动台台面连接卡口装置7焊接在第一振动台台面4侧面，振动台台面固定螺孔22均匀分布在第一振动台台面4上，通过振动台台面固定螺栓23连接试验构件后插入振动台台面固定螺孔22中与振动台台面4牢固固定；

第二作动器系统由第二作动器13、第二振动台作动器伸缩杆卡口装置18、第二振动台卡口装置固定螺栓19、第二振动台作动器伸缩杆20、第二振动台作动器加速度传感器21组成，所述第二作动器13焊接在第二作动器固定支架12上，一端与第二振动台作动器加速度传感器21连接，第二振动台作动器伸缩杆20从另一端伸出，第二振动台作动器伸缩杆卡口装置18与第二振动台作动器伸缩杆20牢固固定；

第二振动台台面系统由第二振动台台面14、第二振动台滑块16、第二振动台台面连接卡口装置17、振动台台面固定螺孔22、振动台台面固定螺栓23组成，所述第二振动台滑块16分别焊在第二振动台台面14下面，第二振动台台面连接卡口装置17焊接在第二振动台台面14侧面，振动台台面固定螺孔22均匀分布在第二振动台台面14上，通过振动台台面固定螺栓23连接试验构件后插入振动台台面固定螺孔22中与振动台台面14牢固固定。

本发明中，所述模型的第一作动器系统的振动台作动器伸缩杆卡口装置8和第一振动台台面系统的振动台台面连接卡口装置7由第一振动台卡口装置固定螺栓9铰接连接，同时第一振动台台面系统的第一振动台滑块6和固定系统的第一振动台滑轨5滑动连接，使第一作动器系统、第一振动台台面系统和固定系统形成独立的单自由度运动系统，通过第一作动器系统中的振动台作动器伸缩杆10的伸缩使第一振动台台面系统沿第一振动台滑轨5滑动。

所述模型的第二作动器系统的振动台作动器伸缩杆卡口装置18和第二振动台台面系统的振动台台面连接卡口装置17由第二振动台卡口装置固定螺栓19铰接连接，同时第二振动台台面系统的第二振动台滑块16和固定系统的第二振动台滑轨15滑动连接，使第二作动器系统、第二振动台台面系统和固定系统形成独立的单自由度运动系统，通过第二作动器系统中的振动台作动器伸缩杆20的伸缩使第二振动台台面系统沿第二振动台滑轨15滑动。

所述模型的振动台的第一振动台滑轨5和第二振动台滑轨15数量各为两个，且规格完全一样，分别焊接在底座1上，第一振动台滑块6和第二振动台滑块16数量各为6个，且规格完全一样，分别按照第一振动台滑轨5和第二振动台滑轨15的位置均匀焊接在第一振动台台面4和第二振动台台面14下面。

本实施例为预制装配混凝土三层柱板式缩尺结构模型试验装置的设置，振动台台面4、14的形状为正方形，在振动台台面4中央按照对称布置“门”型三层柱板式缩尺框架结构模型的左体部分，在振动台台面14中央按照对称布置“门”型三层柱板式缩尺框架结构模型的右体部分，用16个振动台台面固定螺栓23将结构模型左体部分的4条支撑柱和振动台台面4牢固固定，同样用16个振动台台面固定螺栓23将结构模型左体部分的4条支撑柱和振动台台面14牢固固定。基于不同试验目的设定振动台的激振输入，进行振动台试验，试验中第一振动台与第二振动台输入的激振情况可按照实验要求选取有相位差或完全不一致的波形，实验过程中通过加速度传感器检测结构模型的扭转振动响应，研究“门”型预制装配混凝土三层柱板式缩尺结构模型在不同振动输入情况下的力学特性和破化形式，参照图1~8，本领域的技术人员均能顺利实施。

Claims (3)

1.一种提供地震倾覆振动荷载的振动台模型试验装置，由固定系统、第一作动器系统、第一振动台台面系统、第二作动器系统、第二振动台台面系统组成，其特征在于：

由固定系统、第一作动器系统、第一振动台台面系统、第二作动器系统、第二振动台台面系统组成，第一作动器系统和第二作动器系统的结构相同，第一振动台台面系统和第二振动台台面系统的结构相同，第一作动器系统和第二作动器系统、以及第一振动台台面系统和第二振动台台面系统对称分布于固定系统上；其中：

固定系统由底座、第一作动器固定支架、第一振动台滑轨、第二作动器固定支架、第二振动台滑轨组成，所述第一振动台滑轨和第二振动台滑轨对称焊接于底座上，第一作动器固定支架和第二作动器固定支架对称焊接于底座上；

第一作动器系统或第二作动器系统由作动器、振动台作动器伸缩杆卡口装置、振动台作动器伸缩杆和振动台作动器加速度传感器组成，所述作动器焊接于作动器固定支架上，一端与振动台作动器加速度传感器连接，振动台作动器伸缩杆一端与振动台作动器加速度传感器连接，另一端穿过作动器，振动台作动器伸缩杆卡口装置与振动台作动器伸缩杆固定连接；

第一振动台台面系统或第二振动中台面系统由振动台台面、振动台滑块和振动台台面连接卡口装置组成，所述振动台滑块焊接于振动台台面下方，振动台台面连接卡口装置焊接于振动台台面侧面，通过振动台台面固定螺栓连接试验构件后插入振动台台面固定螺孔中与振动台台面牢固固定；结构模型通过振动台台面固定螺栓固定于振动台台面上；

振动台作动器伸缩杆卡口装置和振动台台面连接卡口装置通过振动台卡口装置固定螺栓铰接连接，振动台滑块和振动台滑轨滑动连接，使作动器系统、振动台台面系统和固定系统形成独立的单自由度运动系统，通过振动台作动器伸缩杆的伸缩使振动台台面系统沿振动台滑轨滑动。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述第一振动台滑轨和第二振动台滑轨数量均为两个，且规格完全一样，分别焊接在底座上，第一振动台台面系统或第二振动中台面系统的振动台滑块数量各为6个，且规格完全一样，分别按照第一振动台滑轨和第二振动台滑轨的位置均匀焊接在相应的振动台台面下面。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于振动台台面系统和作动器系统由振动台作动器伸缩杆卡口装置和振动台台面连接卡口装置通过振动台卡口装置固定螺栓铰接连接而不是牢固固定，铰接连接可以有效避免整个系统由于作动器系统的作动器伸缩杆与振动台滑轨不平行造成的“卡死”，而顺畅滑动。