疊層剪切型模型土箱應(yīng)用于地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)土體水平向大位移測(cè)試方法和裝置制造方法及圖紙

疊層剪切型模型土箱應(yīng)用于地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)土體水平向大位移測(cè)試方法和裝置屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域。裝置包括疊層剪切模型箱(1)、位移測(cè)試系統(tǒng)(3)，所述位移測(cè)試系統(tǒng)(3)包括位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)(4)、位移傳送裝置(5)、模型箱和位移量測(cè)系統(tǒng)連接裝置(6)；其中，所述位移傳送裝置(5)與疊層剪切模型箱(1)固定連接，與位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)(4)活動(dòng)連接；位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)(4)通過(guò)模型箱和位移量測(cè)系統(tǒng)連接裝置(6)與疊層剪切模型箱(1)固定連接；本發(fā)明專利技術(shù)克服了模型試驗(yàn)中接觸式位移傳感器安裝困難和非接觸式位移傳感器對(duì)成像技術(shù)要求高以及需要后期數(shù)據(jù)處理的問(wèn)題，簡(jiǎn)單，可靠性高，易于實(shí)施。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于土木工程
，涉及一種疊層剪切型模型土箱應(yīng)用于地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)土體水平向大位移測(cè)試方法和裝置。
技術(shù)介紹
大規(guī)模的軌道交通建設(shè)，使地鐵車站結(jié)構(gòu)不可避免穿越可液化土層。20世紀(jì)80年代以來(lái)，通過(guò)一系列震害調(diào)查認(rèn)為地震中的房屋、橋梁、堤壩、地下結(jié)構(gòu)等大量結(jié)構(gòu)物嚴(yán)重破壞的主要原因是土體液化引起的側(cè)向大位移，只有當(dāng)液化引起的變形足以危害建筑物安全或正常使用時(shí)才造成危害，因此液化問(wèn)題研究的核心是變形發(fā)展過(guò)程。地面大位移對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞這一課題的研究在世界巖土抗震工程領(lǐng)域逐漸引起了廣泛重視。從國(guó)內(nèi)外抗震設(shè)計(jì)方法的發(fā)展可以看出，地下結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想，也已從傳統(tǒng)的強(qiáng)度判別逐步發(fā)展到變形控制的設(shè)計(jì)原則(反應(yīng)位移法)，土體變形分析越來(lái)越受到重視。試驗(yàn)中應(yīng)力值的大多數(shù)量測(cè)方法從實(shí)質(zhì)上講都是量測(cè)變形值，且變形的測(cè)量比應(yīng)力的測(cè)量更加直觀，根據(jù)材料的本構(gòu)關(guān)系很容易地利用應(yīng)變分布推出應(yīng)力分布，因此變形測(cè)量在模型試驗(yàn)中居于十分重要的位置。但由于測(cè)量技術(shù)的相對(duì)滯后，在土的動(dòng)力試驗(yàn)中，尤其是在地下結(jié)構(gòu)的大型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中，土的位移的測(cè)試一直是亟待解決的問(wèn)題。接觸式測(cè)量，需要將測(cè)試儀器固定或貼緊在所測(cè)結(jié)構(gòu)表面，這給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)許多安裝困難，如目前常用的拉線式位移計(jì)等；非接觸性位移測(cè)試技術(shù)作為一類新的位移測(cè)試方法，與常規(guī)物理或機(jī)械式位移測(cè)試方法相比，具有測(cè)試精度高并可以有效消除由于接觸而產(chǎn)生的位移測(cè)試誤差等優(yōu)點(diǎn)，但是存在測(cè)試點(diǎn)位置及測(cè)試量程受限等缺點(diǎn)，如激光位移測(cè)試技術(shù)。近年來(lái)學(xué)者開(kāi)展了采用光學(xué)相機(jī)采集的照片、動(dòng)態(tài)視頻結(jié)合后期圖像處理的全局化、自動(dòng)化位移測(cè)試技術(shù)的研究，這種方法對(duì)攝影技術(shù)要求較高，對(duì)后期處理技術(shù)也有一定的要求，當(dāng)考慮較大位移時(shí)受限。現(xiàn)有研究表明:疊層剪切型模型土箱可以有效減少對(duì)土體剪切變形的約束，箱體各層方剛管的水平位移近似代表了所在土層的水平位移。因此，可以通過(guò)獲取箱體各層方鋼管的水平位移來(lái)近似反應(yīng)土體的變形。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種可靠性高，位移測(cè)試可視化的疊層剪切型模型土箱應(yīng)用于地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)土體水平向大位移測(cè)試方法和裝置。克服上述的不足，解決振動(dòng)條件下土體剪切大變形的測(cè)量問(wèn)題。本專利技術(shù)的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種疊層剪切模型箱和位移測(cè)試系統(tǒng)，包括疊層剪切模型箱1、位移測(cè)試系統(tǒng)3，所述位移測(cè)試系統(tǒng)3還包括位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)4、位移傳送裝置5、模型箱和位移量測(cè)系統(tǒng)連接裝置6；其中，所述位移傳送裝置5與疊層剪切模型箱1固定連接，與位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)4活動(dòng)連接；位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)4和疊層剪切模型箱1通過(guò)模型箱和位移量測(cè)系統(tǒng)連接裝置6通過(guò)疊層剪切箱方形鋼管柱2和方形鋼管橫柱7固定連接。所述位移量測(cè)系統(tǒng)裝置3包括位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)4、位移傳送裝置5、模型箱和位移量測(cè)系統(tǒng)連接裝置6。其中，位移傳送裝置5上位移傳送條16一端固定在疊層剪切箱方型鋼管柱2上，另一端位移記錄筆17與位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)4上的位移記錄板14接觸，位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)4通過(guò)書(shū)寫(xiě)臺(tái)固定板8固定在模型箱和位移量測(cè)系統(tǒng)連接裝置6上，模型箱和位移量測(cè)系統(tǒng)連接裝置6底部與最底端疊層剪切箱方形鋼管柱2相連，頂部和方形鋼管橫柱7相連。所述位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)裝置4包括書(shū)寫(xiě)臺(tái)固定板8、可調(diào)速電機(jī)9、電機(jī)安裝板10、紙帶傳送上滾軸11、紙帶傳送下滾軸12、預(yù)調(diào)節(jié)輸送旋鈕13、位移記錄板14、紙帶撫平鎮(zhèn)壓管15。書(shū)寫(xiě)板14為位移計(jì)錄筆17書(shū)寫(xiě)區(qū)域，上面放置可書(shū)寫(xiě)紙帶，可調(diào)速電機(jī)9帶動(dòng)紙帶傳送上滾軸11和紙帶傳送下滾軸12運(yùn)動(dòng)，通過(guò)摩擦帶動(dòng)紙帶的勻速運(yùn)動(dòng)，撫平鎮(zhèn)壓管15保證紙帶的平整。當(dāng)疊層剪切箱每一層的方型鋼管柱2運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)位移傳送裝置5上位移傳送條16和位移記錄筆17的運(yùn)動(dòng)，由于書(shū)寫(xiě)板14上面放置可書(shū)寫(xiě)紙帶，位移記錄筆17便將某一時(shí)刻方型鋼管柱2的位移運(yùn)動(dòng)過(guò)程記錄在書(shū)寫(xiě)板14上預(yù)先放置的位移傳送條上，由于可調(diào)速電機(jī)9帶動(dòng)紙帶傳送上滾軸11和紙帶傳送下滾軸12運(yùn)動(dòng)，通過(guò)摩擦帶動(dòng)紙帶使其勻速運(yùn)動(dòng)，且有撫平鎮(zhèn)壓管15保證紙帶的平整，通過(guò)位移記錄筆17的記錄將方型鋼管柱2整個(gè)時(shí)間段的實(shí)際運(yùn)動(dòng)位移過(guò)程記錄下來(lái)。本專利技術(shù)的有益效果在于：該裝置克服了模型試驗(yàn)中接觸式位移傳感器安裝困難和非接觸式位移傳感器對(duì)成像技術(shù)要求高以及需要后期數(shù)據(jù)處理的問(wèn)題，通過(guò)獲取箱體各層方鋼管的水平位移來(lái)近似反應(yīng)土體的變形，更直觀地記錄振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中土體位移的實(shí)際動(dòng)態(tài)變化，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，易于實(shí)施和圍護(hù)的特點(diǎn)，可望在其他類似試驗(yàn)中得以應(yīng)用。附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)一種疊層剪切模型箱和位移測(cè)試系統(tǒng)整體裝配示意圖；圖2是本專利技術(shù)一種位移測(cè)試系統(tǒng)整體示意圖；圖3是本專利技術(shù)一種位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)示意圖；圖4是本專利技術(shù)一種位移傳送書(shū)寫(xiě)筆示意圖；圖5是本專利技術(shù)實(shí)施例結(jié)果圖；附圖標(biāo)記：1疊層剪切箱2疊層剪切箱方型鋼管柱3位移測(cè)試系統(tǒng)4位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)5位移傳送裝置6模型箱和位移量測(cè)系統(tǒng)連接裝置7方形鋼管橫柱8書(shū)寫(xiě)臺(tái)固定板9可調(diào)速電機(jī)10電機(jī)安裝板11紙帶傳送上滾軸12紙帶傳送下滾軸13預(yù)調(diào)節(jié)輸送旋鈕14位移記錄板15紙帶撫平鎮(zhèn)壓管16位移傳送條17位移記錄筆具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步描述。如圖1-4所示，疊層剪切型模型土箱應(yīng)用于地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)土體水平向大位移測(cè)試裝置，包括疊層剪切形模型箱1和位移測(cè)量系統(tǒng)裝置3。疊層剪切形模型箱1在此專利技術(shù)中用到的部位包括方形鋼管柱2和方形鋼管橫柱7。如圖1、圖2和圖4所示，位移量測(cè)系統(tǒng)裝置3包括位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)4、位移傳送裝置5、模型箱和位移量測(cè)系統(tǒng)連接裝置6。其中，位移傳送裝置5上位移傳送條16一端固定在疊層剪切箱方型鋼管柱2上，另一端位移記錄筆17與位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)4上的位移記錄板14接觸，位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)4通過(guò)書(shū)寫(xiě)臺(tái)固定板8固定在模型箱和位移量測(cè)系統(tǒng)連接裝置6上，模型箱和位移量測(cè)系統(tǒng)連接裝置6底部與最底端疊層剪切箱方形鋼管柱2相連，頂部和方形鋼管橫柱7相連。如圖1和圖3所示，位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)裝置4包括書(shū)寫(xiě)臺(tái)固定板8、可調(diào)速電機(jī)9、電機(jī)安裝板10、紙帶傳送上滾軸11、紙帶傳送下滾軸12、預(yù)調(diào)節(jié)輸送旋鈕13、位移記錄板14、紙帶撫平鎮(zhèn)壓管15。書(shū)寫(xiě)板14為位移計(jì)錄筆17書(shū)寫(xiě)區(qū)域，上面放置可書(shū)寫(xiě)紙帶，可調(diào)速電機(jī)9帶動(dòng)紙帶傳送上滾軸11和紙帶傳送下滾軸12運(yùn)動(dòng)，通過(guò)摩擦帶動(dòng)紙帶的勻速運(yùn)動(dòng)，撫平鎮(zhèn)壓管15保證紙帶的平整。該裝置克服了模型試驗(yàn)中接觸式位移傳感器安裝困難和非接觸式位移傳感器對(duì)成像技術(shù)要求高以及需要后期數(shù)據(jù)處理的問(wèn)題，更直觀地記錄振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中土體位移的實(shí)際動(dòng)態(tài)變化，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高，易于實(shí)施和圍護(hù)的特點(diǎn)，可望在其他類似試驗(yàn)中得以應(yīng)用。在正弦波作用下，采用本說(shuō)明中位移測(cè)試方法測(cè)得的疊層剪切型模型土箱某層方鋼管的水平位移，與采用非接觸式位移測(cè)試方法測(cè)得箱體同一位置處的位移，只是大小上存在略微差別，位移變化趨勢(shì)基本相似，說(shuō)明自行研發(fā)的位移測(cè)試方法具有較好的測(cè)試效果，同時(shí)克服了拉線式位移計(jì)固定困難及非接觸式位移計(jì)測(cè)試量程受限的問(wèn)題，可以用于地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)土體水平向大位移測(cè)試。最后所應(yīng)該說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本專利技術(shù)技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本專利技術(shù)的技術(shù)方案進(jìn)行修改或等同替代，本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
疊層剪切型模型土箱應(yīng)用于地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)土體水平向大位移測(cè)試裝置，其特征在于：包括疊層剪切模型箱(1)、位移測(cè)試系統(tǒng)(3)，所述位移測(cè)試系統(tǒng)(3)包括位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)(4)、位移傳送裝置(5)、模型箱和位移量測(cè)系統(tǒng)連接裝置(6)；其中，所述位移傳送裝置(5)與疊層剪切模型箱(1)固定連接，與位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)(4)活動(dòng)連接；位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)(4)通過(guò)模型箱和位移量測(cè)系統(tǒng)連接裝置(6)與疊層剪切模型箱(1)固定連接；所述位移傳送裝置(5)上位移傳送條(16)一端固定在疊層剪切箱每一層的方型鋼管柱(2)上，另一端設(shè)有位移記錄筆(17)；位移記錄筆(17)與位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)(4)上的位移記錄板(14)接觸，位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)(4)通過(guò)書(shū)寫(xiě)臺(tái)固定板(8)固定在模型箱和位移量測(cè)系統(tǒng)連接裝置(6)上，模型箱和位移量測(cè)系統(tǒng)連接裝置(6)底部與最底端疊層剪切箱方形鋼管柱(2)相連，頂部和方形鋼管橫柱(7)相連；所述位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)裝置(4)包括書(shū)寫(xiě)臺(tái)固定板(8)、可調(diào)速電機(jī)(9)、電機(jī)安裝板(10)、紙帶傳送上滾軸(11)、紙帶傳送下滾軸(12)、預(yù)調(diào)節(jié)輸送旋鈕(13)、位移記錄板(14)、紙帶撫平鎮(zhèn)壓管(15)。位移記錄板(14)一端放置有紙帶傳送上滾軸(11)和紙帶傳送下滾軸(12)，另一端設(shè)置有紙帶撫平鎮(zhèn)壓管(15)；所述可調(diào)速電機(jī)(9)驅(qū)動(dòng)紙帶傳送上滾軸(11)和紙帶傳送下滾軸(12)運(yùn)動(dòng)。...

【技術(shù)特征摘要】
1.疊層剪切型模型土箱應(yīng)用于地下結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)時(shí)土體水平向大位移測(cè)試裝置，其特征在于：包括疊層剪切模型箱(1)、位移測(cè)試系統(tǒng)(3)，所述位移測(cè)試系統(tǒng)(3)包括位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)(4)、位移傳送裝置(5)、模型箱和位移量測(cè)系統(tǒng)連接裝置(6)；其中，所述位移傳送裝置(5)與疊層剪切模型箱(1)固定連接，與位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)(4)活動(dòng)連接；位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)(4)通過(guò)模型箱和位移量測(cè)系統(tǒng)連接裝置(6)與疊層剪切模型箱(1)固定連接；所述位移傳送裝置(5)上位移傳送條(16)一端固定在疊層剪切箱每一層的方型鋼管柱(2)上，另一端設(shè)有位移記錄筆(17)；位移記錄筆(17)與位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)(4)上的位移記錄板(14)接觸，位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)(4)通過(guò)書(shū)寫(xiě)臺(tái)固定板(8)固定在模型箱和位移量測(cè)系統(tǒng)連接裝置(6)上，模型箱和位移量測(cè)系統(tǒng)連接裝置(6)底部與最底端疊層剪切箱方形鋼管柱(2)相連，頂部和方形鋼管橫柱(7)相連；所述位移記錄書(shū)寫(xiě)臺(tái)裝置(4)包括書(shū)寫(xiě)臺(tái)固定板(8)、可調(diào)速電機(jī)(...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陶連金，劉春曉，王徐建，王煥杰，王會(huì)勝，張恒，馬紅紅，李卓遙，王鳳杰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11