專利名稱：用于振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的模擬地基輻射阻尼效應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種模擬地基輻射阻尼效應(yīng)的裝置，該裝置用于模擬大型地下結(jié) 構(gòu)和水工結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)中的輻射阻尼效應(yīng)。
背景技術(shù)：
在結(jié)構(gòu)與地基的動(dòng)力相互作用中，地震波通過(guò)地基介質(zhì)將振動(dòng)能量傳遞到結(jié)構(gòu)， 同時(shí)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量也通過(guò)地基介質(zhì)向外傳遞，后一現(xiàn)象在動(dòng)力分析中被稱為能量輻射。 由于能量輻射使結(jié)構(gòu)的振動(dòng)減小，與結(jié)構(gòu)的阻尼效果相似，因此該能量輻射也稱之為輻 射阻尼效應(yīng)。在評(píng)價(jià)大型結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)時(shí)，地基的輻射阻尼效應(yīng)必須以適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ?jì) 入。數(shù)值分析中模擬能量輻射的近似方法有透射邊界，阻尼邊界、粘彈性邊界、無(wú)限單元寸。在大型地下結(jié)構(gòu)和水工結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)中，往往用有限尺寸的模型箱內(nèi)裝 模型土的辦法模擬無(wú)限地基。迄今，典型的模型箱有剛性箱、柔性箱、層狀剪切箱。然而這 些模型箱都沒(méi)有考慮地基的輻射阻尼效應(yīng)。在地基一結(jié)構(gòu)系統(tǒng)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)過(guò)程中，振動(dòng)臺(tái) 輸入激勵(lì)模擬地震動(dòng)，模型箱模擬無(wú)限地基，輸入激勵(lì)通過(guò)模型土將振動(dòng)能量傳遞到結(jié)構(gòu)， 同時(shí)，模型箱也在輸入激勵(lì)作用下振動(dòng)，并通過(guò)模型土傳遞到結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量也會(huì)通 過(guò)模型土向外傳遞，并在模型箱和模型土的接觸處被反射到模型土。在振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，與實(shí) 際相符的能量傳遞過(guò)程為輸入波通過(guò)模型土將能量傳遞到結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量通過(guò)模 型土向外傳遞，并在模型土邊界被完全吸收。而模型箱的振動(dòng)能量在模型土邊界被完全吸 收，而不是向模型土中傳遞。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種模擬無(wú)限地基輻射阻尼的裝置，通過(guò)該裝置模擬 地基輻射阻尼效應(yīng)，將此效應(yīng)計(jì)入地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，使試驗(yàn)數(shù)據(jù)更接近實(shí)際情況。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種用于振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的模擬地基輻射阻尼效應(yīng)裝置，采用位于振動(dòng)臺(tái)的模型 箱內(nèi)部側(cè)壁與模型箱內(nèi)的模型土之間的片狀橡膠囊。其中，所述橡膠囊的個(gè)數(shù)為大于2的 偶數(shù)，各橡膠囊均勻貼在模型箱內(nèi)部側(cè)壁上，且兩兩相對(duì)的橡膠囊分別由柔性導(dǎo)管連通；所 述橡膠囊的厚度在40毫米飛0毫米之間，且橡膠囊的厚度面為波紋狀；所述橡膠囊的內(nèi)部 填充海綿和水，且所述海綿與接觸模型土的橡膠囊的一面的內(nèi)壁固接。當(dāng)所述橡膠囊布滿模型箱內(nèi)部側(cè)壁時(shí)，各橡膠囊之間由波紋橡膠連接。所述橡膠囊的厚度為兩毫米。本實(shí)用新型的有益效果在大型地下結(jié)構(gòu)和水工結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)中，本裝置 貼于模型箱內(nèi)的側(cè)壁，在水平方向地震激勵(lì)作用下，模型土體做水平向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，模型土在 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中使橡膠囊做壓縮和放松運(yùn)動(dòng)，從而使相連的橡膠囊內(nèi)產(chǎn)生壓力差，使橡膠囊內(nèi) 水在海綿和柔性導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)，水流經(jīng)海綿時(shí)，海綿對(duì)水的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生體積阻力，消耗能量。海綿不僅起到骨架作用，還起到提供阻尼的作用。同時(shí)，柔性導(dǎo)管的斷面比橡膠囊和模型土的 接觸面小很多倍，柔性導(dǎo)管內(nèi)的水以數(shù)倍于模型土的速度做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，吸收和消耗輻射能 量。本裝置很好地模擬了地基輻射阻尼效應(yīng)。

圖1為本實(shí)用新型模擬地基輻射阻尼效應(yīng)裝置的一個(gè)實(shí)施例的平面布置圖；圖中1、橡膠囊，2、柔性導(dǎo)管，3、波紋狀厚度面橡膠，4、模型箱，5、模型土，6、波紋 狀連接橡膠。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例加以說(shuō)明本實(shí)施例中模擬地基輻射阻尼效應(yīng)裝置由四塊2150mmX 1800 mmX54 mm的橡膠 囊1、兩根柔性導(dǎo)管2、填充海綿和水組成。四塊橡膠囊的布置如圖1所示，四塊橡膠囊沿模 型箱內(nèi)壁依次排列，四塊橡膠囊之間用波紋狀連接橡膠6連接形成圓形的圍欄狀，貼在振 動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中圓形模型箱4內(nèi)的側(cè)壁上。橡膠囊1由兩毫米厚的橡膠膜加工而成，橡膠囊1 的厚度面的橡膠膜加工成波紋狀厚度面橡膠3 ；橡膠囊內(nèi)填充海綿和水，且在與模型土 5接 觸的一側(cè)，海綿與橡膠膜內(nèi)壁固結(jié)。四塊橡膠囊1兩兩間隔由兩根柔性導(dǎo)管2連接，形成兩 個(gè)封閉系統(tǒng)。試驗(yàn)中，在水平方向地震激勵(lì)作用下，模型箱內(nèi)的土體做水平向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，模型箱 在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中使橡膠囊做壓縮和放松運(yùn)動(dòng)，從而使相連的橡膠囊內(nèi)產(chǎn)生壓力差，使橡膠囊 內(nèi)水在海綿和柔性導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)，水流經(jīng)海綿時(shí)，海綿對(duì)水的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生體積阻力，消耗能量。 海綿不僅起到骨架作用，還起到提供阻尼的作用。同時(shí)，柔性導(dǎo)管的斷面比橡膠囊和模型土 的接觸面小很多倍，柔性導(dǎo)管內(nèi)的水以數(shù)倍于模型土的速度做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，吸收和消耗輻射 能量°
權(quán)利要求1.用于振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的模擬地基輻射阻尼效應(yīng)裝置，采用位于振動(dòng)臺(tái)的模型箱內(nèi)部側(cè)壁 與模型箱內(nèi)的模型土之間的片狀橡膠囊，其特征在于所述橡膠囊的個(gè)數(shù)為大于2的偶數(shù)， 各橡膠囊均勻貼在模型箱內(nèi)部側(cè)壁上，且兩兩相對(duì)的橡膠囊分別由柔性導(dǎo)管連通；所述橡 膠囊的厚度在40毫米飛0毫米之間，且橡膠囊的厚度面為波紋狀；所述橡膠囊的內(nèi)部填充 海綿和水，且所述海綿與接觸模型土的橡膠囊的一面的內(nèi)壁固接。
2.如權(quán)利要求1所述的用于振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的模擬地基輻射阻尼效應(yīng)裝置，其特征在于 當(dāng)所述橡膠囊布滿模型箱內(nèi)部側(cè)壁時(shí)，各橡膠囊之間由波紋橡膠連接。
3.如權(quán)利要求1所述的用于振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的模擬地基輻射阻尼效應(yīng)裝置，其特征在于 所述橡膠囊的厚度為兩毫米。
專利摘要用于振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的模擬地基輻射阻尼效應(yīng)裝置，涉及用于模擬大型地下結(jié)構(gòu)和水工結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)中的輻射阻尼效應(yīng)。在振動(dòng)臺(tái)的模型箱內(nèi)部側(cè)壁與模型箱內(nèi)的模型土之間設(shè)片狀橡膠囊，橡膠囊的個(gè)數(shù)為大于2的偶數(shù)，各橡膠囊均勻貼在模型箱內(nèi)部側(cè)壁上，且兩兩相對(duì)的橡膠囊分別由柔性導(dǎo)管連通；橡膠囊的內(nèi)部填充海綿和水。裝有模型土的模型箱在水平方向地震激勵(lì)作用下，模型土體做水平向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，模型土在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中使橡膠囊內(nèi)的水在海綿和柔性導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)，水流經(jīng)海綿時(shí)，海綿對(duì)水的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生體積阻力，消耗能量，而且柔性導(dǎo)管內(nèi)的水以數(shù)倍于模型土的速度做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，吸收和消耗輻射能量。本裝置很好地模擬了地基輻射阻尼效應(yīng)。
文檔編號(hào)E02D33/00GK201933517SQ201120057458
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者李立云, 李霞, 杜修力, 王卉娜, 趙密, 路德春 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)