一种新型装配式层状剪切型土箱

1.本实用新型属于土木工程土与结构共同作用的振动台试验领域，具体涉及一种新型装配式层状剪切型土箱。


背景技术：

2.原型地基是半无限地基，而土与结构的动力试验中，模型地基只能选取有效的计算区域进行模拟。为了能更好地模拟原型地基，模型地基需要在振动台作用方向满足无限地基的要求。原型地基在地震波的作用下主要呈现剪切变形的特征，装配式层状剪切型土箱通过子框架之间的相互错动来模拟原型地基层状剪切变形的要求，从而尽可能减少土箱边界对模型地基的影响。


技术实现要素：

3.实用新型目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种新型装配式层状剪切型土箱
4.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：提供一种新型装配式层状剪切型土箱，包括设置在振动台台面上的土箱底座、第一限位单元、第二限位单元、土箱箱体，
5.所述土箱箱体由若干个子框架逐层叠加而成，每两层子框架通过定向滑动支座连接，所述定向滑动支座用于限定每两层子框架之间沿x方向相对滑动；
6.所述第一限位单元设置于土箱箱体外侧，用于限定子框架在x轴方向上的移动范围，所述x轴方向为平行振动方向；
7.所述第二限位单元设置于土箱箱体外侧，用于限制子框架在y轴方向上的移动以及平面扭转振动，所述y轴方向为垂直振动方向。
8.优选的，子框架上平行振动方向的两侧设置多个所述定向滑动支座，每个所述定向滑动支座包括：钢垫板，与所述子框架固定连接；滑道，设置在所述钢垫板上；滚珠，放置在所述滑道上。
9.优选的，在土箱箱体沿垂直振动方向的两侧内壁附着层柔性材料。
10.优选的，所述第一限位单元包括：立柱，设置在土箱底座上；横梁，与立柱连接；支撑梁，与立柱连接；防撞板，设置在立柱与支撑梁所在的侧面上；
11.所述第二限位单元包括钢板，钢板与土箱箱体的侧面贴合设置，并固定于土箱底座上。
12.优选的，所述子框架由四根方钢管固定连接组成。
13.优选的，所述滑道的截面为梯形。
14.优选的，所述立柱与土箱底座之间的连接、立柱与横梁之间的连接均为法兰盘连接。
15.优选的，所述支撑梁通过花篮螺栓与立柱连接。
16.优选的，所述土箱底座的表面分为九个网格，且通过锚栓固定设置在振动台台面
上。
17.本实用新型相比现有技术，具有以下有益效果：
18.1. 通过采用定向滑动支座设计，实现了层状剪切型土箱中层与层之间的自由滑动，所述各层子框架彼此独立互不关联，当其中某些子框架出现损伤不可继续使用时，更换子框架便捷迅速，降低了维修成本和后期试验成本。
19.2. 通过采用装配式设计，子框架等部件都可多次重复利用，降低了试验成本，且制作简单，安装方便，尺寸易于调整，适用性强，通过子框架层与层之间的相互错动来模拟原型地基的剪切变形特征，可广泛用于土与结构共同工作的相关振动台试验中。
20.3.立柱与土箱底座、横梁之间的连接均采用法兰盘节点连接，便于进行拆卸，同时也便于对立柱的垂直度进行调节，支撑梁采用花篮螺栓，降低了组装难度。
21.4. 土箱底座划分网格可以增大箱底土体与底座上表面的摩擦力，让地震波更好地传播至土体。
附图说明
22.图1为本发明中装配式层状剪切型土箱模型示意图；
23.图2为本发明中装配式层状剪切型土箱的底座安装图；
24.图3为本发明中装配式层状剪切型土箱的子框架安装图；
25.图4为本发明中装配式层状剪切型土箱沿垂直振动方向的侧面布置图；
26.图5为本发明中装配式层状剪切型土箱沿平行振动方向的侧面布置图；
27.图6为本发明中装配式层状剪切型土箱的顶部布置图；
28.图7为本发明中装配式层状剪切型土箱的定向滑动支座设计图；
29.图中：横梁1；防撞板2；支撑梁3；花篮螺栓4；土箱底座5；钢条6；螺丝钉7；钢板8；立柱9；子框架10；滑道11；滚珠12。
具体实施方式
30.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本技术所附权利要求所限定的范围。
31.如图1至图6所示为一种新型装配式层状剪切型土箱，包括设置在振动台台面上的土箱底座5、第一限位单元、第二限位单元、土箱箱体，所述土箱箱体由若干个子框架10逐层叠加而成，每两层子框架10通过定向滑动支座连接，所述定向滑动支座用于限定每两层子框架10之间沿x方向相对滑动；
32.所述第一限位单元设置于土箱箱体外侧，用于限定子框架10在x轴方向上的移动范围，所述x轴方向为平行振动方向；
33.所述第二限位单元设置于土箱箱体外侧，用于限制子框架10在y轴方向上的移动以及平面扭转振动，所述y轴方向为垂直振动方向。
34.其中，所述防撞板2设置在设有立柱9、支撑梁3的侧面，所述立柱9分别与横梁1、支撑梁3连接，所述钢条6垂直设置在子框架10的外侧。
35.如图2所示，将装配式层状剪切型土箱底座5固定，通过锚栓将装配式层状剪切型
土箱的底座固定在振动台台面上，且在土箱底座5上表面划分为九个网格，土箱底座划分网格可以增大箱底土体与底座上表面的摩擦力，让地震波更好地传播至土体。使得立柱9方便与土箱底座5进行法兰盘节点连接，便于拆卸，还便于调节立柱9的垂直度。
36.如图3所示，当土箱底座5安装完成后往上逐层叠加安装子框架10，所述子框架10由四根方钢管固定连接组成，并且在每两层子框架10之间、平行振动方向的两侧平均设置多个定向滑动支座，该每两个子框架10之间的定向滑动支座的数量不少于2个，实现了层状剪切型土箱中层与层之间的自由滑动。其中，定向滑动支座的设置如图7所示，最上层子框架10上侧及最下层子框架10下侧不设置定向滑动支座，在子框架10上下两侧分别焊接钢垫板，并在钢垫板上设置截面滑道11，每个滑道11内放置滚珠12，形成定向滑动支座，每个定向滑动支座内滚珠12的数量不少于1个；滑道11截面采用但又不限制于梯形截面等形状，滚珠12利用上下滑道11的限制，可避免其在试验过程中滑出滑道11。在保证安装难度与子框架10间摩擦力的同时，提供尽可能大的土箱变形范围。
37.如图 4所示，在子框架10组装完成后，为保证子框架10的协调变形，沿垂直振动方向在装配式层状剪切型土箱的两侧分别固定一层钢板8，在土箱沿垂直振动方向的两侧内壁附着层柔性材料，以减弱箱壁的边界效应。钢板8完成固定安装后，限制土箱沿垂直振动方向的移动即y轴方向的移动和平面扭转振动。在土箱箱体外部沿平行振动方向的两侧设置立柱9和支撑梁3，同时，如图5所示，在布置有立柱9及支撑梁3的两个侧面分别焊接多个防撞板2，立柱9、横梁1和支撑梁3的组成形成一个框架整体，框架整体与土箱箱体之间有一定的距离，用以避免土箱在试验过程中无限制自由变形，限制了子框架在平行振动方向即x轴方向的移动范围。支撑梁3通过采用花篮螺栓4与立柱9连接，降低了组装难度。立柱9与横梁之间采用法兰盘节点连接，横梁可自由拆卸，便于子框架10结构进行增减组装。
38.当装配式层状剪切型土箱完成侧面布置后，如图6所示，通过横梁1将平行振动方向两侧的立柱9连接起来，立柱9、横梁1和支撑梁3的组成形成一个框架整体。在土箱的内侧各个表面上附着橡胶膜或者塑料等防水布，避免箱内土和水的渗漏。
39.土箱本体内部装置，在土箱本体内侧各表面附着橡胶膜或者塑料等防水布，避免箱内土和水的渗漏。在土箱本体沿垂直振动方向的两侧内壁附着层柔性材料，以减弱箱壁的边界效应。针对层状剪切型土箱建造成本高的问题，本发明通过采用装配式设计，子框架等部件都可多次重复利用，降低了试验成本。通过子框架层与层之间的相互错动来模拟原型地基的剪切变形特征，可广泛用于土与结构共同工作的相关振动台试验中
40.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。