[实用新型]一种振动频率分区可控的坝体抗震试验模拟装置

说明书

本实用新型属于地震工程模拟研究技术领域，公开了一种振动频率分区可控的坝体抗震试验模拟装置，主要包括数据采集系统、振动台模块、地基箱、地基、坝体；其中振动台模块包括高频振动台和低频振动台；坝体接受传导来的低频和高频合成的振动；低频振动台上还固设有和地基箱柔性密封连通的水箱，坝体将连通后的区域分割成上、下游水体区域，在水箱一侧为上游水体区域，其内的上游水接受低频振动并作用于坝体；地基箱与地基之间设置有阻尼边界体。本实用新型装置通过高低频振动分区模拟，使坝体抗震试验模拟更加符合大比尺高坝的实际使用情况，得到的试验数据趋于合理、准确，同时降低了试验成本。

技术领域

本实用新型属于地震工程模拟研究技术领域，涉及一种振动频率分区可控的坝体抗震试验模拟装置。

背景技术

近年来，为适应我国水电事业的迅速发展，已经相继建成或开始建设了一大批高坝水体区域。目前全球坝高排名前100名的大坝中，我国占20座，其中超过200m的有14座，坝高超过300m水利大坝在我国也不鲜见。由于我国地理结构上贯穿多条地震带，大坝的抗震性能在设计和工程承建中是非常重要的考核指标，它关系着大坝的安全，以及下游城市和人口的生命和财产安全，尤其是高坝工程。因此，高坝坝体和地基的地震动动力响应研究对于高坝工程安全有重要意义。

抗震试验模拟装置是进行地震工程模拟研究的最有效设施，一般包括：拟静力，拟动力，地震模拟振动台，原位试验等。针对高坝坝体设计尤其需要抗震试验模拟装置。将高坝坝体置于振动台上进行动力响应模拟试验，可通过采集到的试验数据与理论数据的对比，验证与校核大坝的抗震性能，为高坝工程设计和运行安全提供有利保障。

目前，抗震试验模拟装置应用于高坝模拟试验时存在如下显著问题：

1、动水压力的模拟对高坝振动台试验至关重要，其影响程度可达10％以上。实际地震中，水体区域的水体会受到地震振动的影响，简单的静水环境不能完整反映地震过程中的动水压力变化现象；然而，若把水体区域进行缩尺，建立缩尺模型，并建立在振动台之上，就需要振动台的尺寸更大，载重能力更强，振动频率范围更宽，这反过来又将制约模拟试验的缩尺比例；

2、对于高坝而言，加载频率与几何尺寸及载重出现了较大矛盾。地震动可能影响到大坝的第十阶自振动频率，若采用大型振动台模拟，则尺寸可放大，模拟精度提升，但高频无法加载；若采用小型振动台模拟，则可进行高频加载，但几何尺寸较小，模拟精度受限；

3、水体区域水体的频率一般在1～2Hz，在坝体抗震试验模拟装置中，水体区域采用与坝体相同的高频加载，无疑会大幅提高模拟费用，且模拟效果并无较大提高。

为了合理、高效、经济地针对大比尺条件下大坝坝体设计进行抗震试验模拟，急需研发出一种可对坝体加载高频，同时在水体区域加载低频，以尽可能精确模拟实际使用情况的抗震试验模拟装置，以期解决大比尺高坝试验模型的抗震试验模拟试验存在的技术瓶颈。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种振动频率分区可控的坝体抗震试验模拟装置。其目的是实现大比尺高坝抗震模拟试验的振动频率分区可控模拟，提高抗震试验模拟准确性、合理性、经济性。

本实用新型采用技术方案如下：

一种振动频率分区可控的坝体抗震试验模拟装置，包括数据采集系统、振动台模块、固设在振动台模块上的地基箱、固设于地基箱内的地基、固设于地基上的坝体；所述振动台模块包括低频振动台和刚性安装在所述低频振动台上的高频振动台；所述地基箱固设在所述高频振动台上，所述坝体伸展至所述地基箱内地基的相对侧壁，将所述地基内的空间分隔出上游水体区域和下游水体区域两部分；所述低频振动台上还固设有水箱，所述水箱与所述地基箱相间隔且并列设置，在所述水箱和地基箱的相邻的侧面分别对应开槽口，并在所述槽口处通过密封连接装置连接所述水箱和地基箱，将所述地基箱的上游水体区域与所述水箱连通成一体；所述上游水体区域内盛装有上游水。