[发明专利]离心机振动台试验层状剪切模型箱

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程的剪切装置，尤其是涉及一种离心机振动台试验层状剪切模型箱。

背景技术

在自然条件下，场地中的土体是没有边界约束的，但在离心机振动台模型试验中，通常只能用尺寸有限的模型箱来盛模型土体。为了消除人工边界效应和合理模拟地震能量的输入，将模型箱设计成能够在地震作用下发生单向层状剪切变形，这样的模型箱通常被称为层状剪切模型箱。但是，目前国内的一些层状剪切模型装置在试验中难以反映地震动情况下土体的动力响应，难以控制模拟土样的饱和、固结、排水过程，因而在应用上有较大的局限性。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明的目的在于提供一种离心机振动台试验层状剪切模型箱。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的底板内部设有排水系统；剪切箱从上至下依次由第1层至第12层等厚度的空心矩形铝合金剪切框叠合而成，第12层固定在与底板相连的压盖板上，且压盖板与底板之间安装有橡皮垫圈；第2层至第12层每层空心矩形铝合金剪切框上面沿长边方向的两侧均安装有两个滚槽，且每层之间的滚槽对称布置，滚槽内放有多个与长边方向垂直的滚轴，相邻两层空心矩形铝合金剪切框沿宽度方向均由薄金属钢片连接成一体；位移传感器夹具分别设置在剪切箱外两侧的长边中部，两个位移传感器夹具的一端与底板两侧连接，位移传感器夹具的另一端与第1层空心矩形铝合金剪切框上的顶板两侧连接；空心矩形铝合金剪切框上面的11层两侧沿长边方向每层均安装有水平位移传感器，水平位移传感器均分别固定在位移传感器夹具上，且水平位移传感器可移动部分与空心矩形铝合金剪切框连接；剪切箱内侧四面均安装有橡皮膜，橡皮膜的上部四周固定在第一层矩形铝合金剪切框顶面，橡皮膜的下部嵌在压盖板与底板之间的橡皮垫圈内。

所述的排水系统由底板内部的纵横向管路组成，纵横管路的交叉处上部安装有透水石，纵横管路两端均与各自的排水阀连接。

本发明具有的有益效果是：

1、铝合金剪切框为空心，从而减轻了整个箱子的质量，能够最小化框架质量对模型的影响，同时铝合金剪切框具有足够的刚度，使得模型土体能够在宽度方向获得零侧向应变条件，并且在震动后铝合金剪切框能够维持其初始尺寸。

2、每两层铝合金剪切框长度方向之间设有滚轴，从而层与层之间可以无摩擦滑动。

3、每两层铝合金剪切框的宽度方向之间安装有刚度与土体刚度相近的薄金属钢片，使得土体和剪切箱在长度方向上的变形达到相似，并且能够减小土体与剪切框的相互作用和减少压缩波的产生。

4、上面11层空心矩形铝合金剪切框均安装有水平位移传感器，能够监测试验过程中土体的剪切位移。

5、排水系统能够在试验过程中对试样进行饱和、固结和排水，能够较好的控制试样的排水条件和对各种饱和度的试样进行试验。

6、剪切箱内侧安装有双层橡皮膜，能够保持箱体的水密性，同时能够最小化震动过程中剪切箱长度方向侧边与土体间的剪切应力，以模拟与原型场地相同的二维条件。

附图说明

图1是本发明的俯视图。

图2是本发明的正视图。

图3 是图1的A-A剖视图。

图中：1、底板，2、排水系统，3、排水阀，4、空心矩形铝合金剪切框，5、滚槽，6、滚轴，7、金属钢片，8、顶板，9、位移传感器夹具，10、水平位移传感器， 11、橡皮垫圈，12、橡皮膜，13、透水石，14、压盖板，15、支撑。 

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。