[发明专利]用于振动台试验的模拟地基辐射阻尼效应装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟地基辐射阻尼效应的装置，该装置用于模拟大型地下结构和水工结构振动台模型试验中的辐射阻尼效应。

背景技术

在结构与地基的动力相互作用中，地震波通过地基介质将振动能量传递到结构，同时结构的振动能量也通过地基介质向外传递，后一现象在动力分析中被称为能量辐射。由于能量辐射使结构的振动减小, 与结构的阻尼效果相似, 因此该能量辐射也称之为辐射阻尼效应。在评价大型结构的地震响应时, 地基的辐射阻尼效应必须以适当的方法计入。数值分析中模拟能量辐射的近似方法有透射边界, 阻尼边界、粘弹性边界、无限单元等。

在大型地下结构和水工结构振动台模型试验中,往往用有限尺寸的模型箱内装模型土的办法模拟无限地基。迄今，典型的模型箱有刚性箱、柔性箱、层状剪切箱。然而这些模型箱都没有考虑地基的辐射阻尼效应。在地基—结构系统振动台试验过程中，振动台输入激励模拟地震动，模型箱模拟无限地基，输入激励通过模型土将振动能量传递到结构，同时，模型箱也在输入激励作用下振动，并通过模型土传递到结构，结构的振动能量也会通过模型土向外传递，并在模型箱和模型土的接触处被反射到模型土。在振动台试验中，与实际相符的能量传递过程为：输入波通过模型土将能量传递到结构，结构的振动能量通过模型土向外传递，并在模型土边界被完全吸收。而模型箱的振动能量在模型土边界被完全吸收，而不是向模型土中传递。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟无限地基辐射阻尼的装置，通过该装置模拟地基辐射阻尼效应，将此效应计入地下结构振动台试验中，使试验数据更接近实际情况。

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模拟地基辐射阻尼效应装置，采用位于振动台的模型箱内部侧壁与模型箱内的模型土之间的片状橡胶囊。其中，所述橡胶囊的个数为大于2的偶数，各橡胶囊均匀贴在模型箱内部侧壁上，且两两相对的橡胶囊分别由柔性导管连通；所述橡胶囊的厚度在40毫米~60毫米之间，且橡胶囊的厚度面为波纹状；所述橡胶囊的内部填充海绵和水，且所述海绵与接触模型土的橡胶囊的一面的内壁固接。

当所述橡胶囊布满模型箱内部侧壁时，各橡胶囊之间由波纹橡胶连接。

所述橡胶囊的厚度为两毫米。

本发明的有益效果：在大型地下结构和水工结构振动台模型试验中，本装置贴于模型箱内的侧壁，在水平方向地震激励作用下，模型土体做水平向往复运动，模型土在运动过程中使橡胶囊做压缩和放松运动，从而使相连的橡胶囊内产生压力差，使橡胶囊内水在海绵和柔性导管内流动，水流经海绵时，海绵对水的运动产生体积阻力，消耗能量。海绵不仅起到骨架作用，还起到提供阻尼的作用。同时，柔性导管的断面比橡胶囊和模型土的接触面小很多倍，柔性导管内的水以数倍于模型土的速度做往复运动，吸收和消耗辐射能量。本装置很好地模拟了地基辐射阻尼效应。

附图说明

图1为本发明模拟地基辐射阻尼效应装置的一个实施例的平面布置图；

图中：1、橡胶囊，2、柔性导管，3、波纹状厚度面橡胶，4、模型箱，5、模型土，6、波纹状连接橡胶。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明的一个实施例加以说明：

本实施例中模拟地基辐射阻尼效应装置由四块2150mm×1800 mm×54 mm的橡胶囊1、两根柔性导管2、填充海绵和水组成。四块橡胶囊的布置如图1所示，四块橡胶囊沿模型箱内壁依次排列，四块橡胶囊之间用波纹状连接橡胶6连接形成圆形的围栏状，贴在振动台试验中圆形模型箱4内的侧壁上。橡胶囊1由两毫米厚的橡胶膜加工而成，橡胶囊1的厚度面的橡胶膜加工成波纹状厚度面橡胶3；橡胶囊内填充海绵和水，且在与模型土5接触的一侧，海绵与橡胶膜内壁固结。四块橡胶囊1两两间隔由两根柔性导管2连接，形成两个封闭系统。

试验中，在水平方向地震激励作用下，模型箱内的土体做水平向往复运动，模型箱在运动过程中使橡胶囊做压缩和放松运动，从而使相连的橡胶囊内产生压力差，使橡胶囊内水在海绵和柔性导管内流动，水流经海绵时，海绵对水的运动产生体积阻力，消耗能量。海绵不仅起到骨架作用，还起到提供阻尼的作用。同时，柔性导管的断面比橡胶囊和模型土的接触面小很多倍，柔性导管内的水以数倍于模型土的速度做往复运动，吸收和消耗辐射能量。