[实用新型]一种消除水下振动台防水扰动波的结构

说明书

一种消除水下振动台防水扰动波的结构，涉及土木、水利等水下振动试验领域，采用消波假底、预拉弹性防水配合剪切梁土箱的方式，在消除振动台防水扰动波的同时保证了模拟的真实性。首先，采用可随土箱运动的消波假底，使扰动波始终被阻隔于假底下方，有效解决振动台引起的扰动波对振动台周边水体的影响。其次，消波假底悬置于水中，外段设置预拉弹性防水，保证了假底始终受到张拉，使剪切梁土箱周边的场地随动效应得以有效模拟，使振动台周边水体环境更加接近真实。再次，采用预拉弹性防水考虑了剪切梁土箱的刚度，使得土箱内土体边界条件的模拟更加真实，有效保证了地震下土‑结构相互作用的模拟。本实用新型结构简单，易于实现，造价低廉。

技术领域

本实用新型涉及土木、水利等的水下振动台试验技术领域，是一种消除水下振动台防水结构引起扰动波的结构。

背景技术

振动台是进行地震工程模拟研究的最有效设施，其可对工程结构的抗震设计与抗震性能分析进行验证与校核，并可有效开展地震工程相关科学问题的研究工作。由于技术水平与工程应用的限制，现有的国内外振动台多为无水振动台(或振动台台阵)。但随着涉水工程震害现象的发生，以及流固耦合问题研究的不断深入，学者们发现水对结构的抗震性能会产生较大影响，水下振动台(或振动台台阵)的建设十分必要。

目前，振动台仅可保证局部振动，其对水动力环境中结构的整场振动的真实模拟仍存在较多局限性。首先，对于大型振动台，通常采用大型激振器进行台面驱动，故台体周边支撑与台体结构之间会形成较大间隙。为保证振动台的安全运行，国内外研究人员提出了多种振动台防水措施，目前以气囊防水的方式最为常见。不过，由于气囊防水结构体积较大，且围绕在振动台台体周边，振动台运动过程中的防水变形会极大干扰振动台周边水体，形成扰动波。对于静水环境，其干扰势必使得结构周边的动水压力失真；对于动水环境(如造波、造流)，其势必使得水动力设备模拟的波浪与水流流场与目标流场存在较大差异。其次，由于振动台载重的限制，现有的水下振动台大多仅考虑结构，不考虑土体，故试验试件不包含土箱结构，不考虑土箱与土体自重，无法模拟土与结构的相互作用。再次，实际地震并非局限于某点振动，而是整场振动，结构外围的水体状态会受到地形与整场振动的影响，若仅考虑振动台范围内的振动而忽略外围场地振动与及其水体扰动则模拟结果必然失真。可见，上述各项问题势必造成地震-水动力耦合模拟效果的失真，从而影响试验过程，使得试验精度降低或试验失败。

为此，有必要提出一种消除水下振动台防水扰动波的结构，在消除扰动波的前提下尽可能更真实模拟地震-水动力的耦合作用关系。

发明内容

本申请旨在提出一种适用于土木、水利等工程领域，消除振动台防水扰动波的结构，该结构可有效消除试件周围的扰动波干扰，且真实模拟地震过程中整场振动下的水体环境以及土-结构相互作用。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种消除水下振动台防水扰动波的结构，包括消波假底、固定假底、假底支撑、连接铰、预拉弹性防水、剪切梁土箱，其中消波假底由多片扇形结构组成，其一端通过连接铰固定在剪切梁土箱外壁顶端，并沿剪切梁土箱周边环形排布；消波假底另一端与预拉弹性防水一端连接，预拉弹性防水另一端通过连接铰与假底支撑连接，假底支撑环形固定在混凝土基础上，固定假底设置在消波假底的外围，围绕假底支撑进行辐射状分布，并固定在假底支撑之上，所述的混凝土基础中部与剪切梁土箱相对的位置设有台体腔室，台体腔室内设有振动台体，所述的剪切梁土箱固定于振动台体之上；振动台体与混凝土基础的台体腔室上沿之间设有气囊防水，振动台体的底部和侧壁分别设有若干与台体腔室相连接的竖向作动器和水平作动器。

进一步的，消波假底辐射状分布于剪切梁土箱周边，辐射长度不小于振动台体台面尺寸的1.5倍，个数30～60之间，每片消波假底之间采用柔性橡胶材料进行连接并保证防水效果；消波假底采用空心铝合金框架结构，密度略轻于水体。