[发明专利]一种装配式水平双向振动台台面扩展装置

说明书

本发明涉及一种装配式水平双向振动台台面扩展装置，由原振动台、基本支撑单元、若干扩展支撑单元、支撑连接单元、以及若干组装台面板组成。基本支撑单元与原振动台台面螺栓连接；支撑连接单元作为桥梁，实现基本支撑单元与扩展支承单元，以及扩展支承单元之间的水平连接，从而实现原振动台台面的扩展。组装台面板可根据试验模型自由放置在基本支撑单元、扩展支承单元之上，不必满台面布置，拼装灵活，在最小增大台面重量的基础上实现台面扩展，具有很好的经济性和适用性。此外，试验模型重量大部分经原振动台范围以外部分传递至地面，可有效减少了原振动台台面处受荷，从而实现振动台整体承载力的提高，为更大尺寸模型振动台试验创造了条件。

技术领域

本发明属于结构试验技术领域，具体涉及一种装配式水平双向地震模拟振动台的台面扩展装置。

技术背景

地震模拟振动台试验可以直接输入地震动记录，推动台面模拟地震过程，是一种最直接反应结构动力性能的抗震试验方法。然而，目前，振动台台面尺寸和竖向承载能力，是限制振动台能力的两个主要性能指标。

针对上述问题，福州大学黄福云团队提出了一种振动台支撑模型配重装置（201410776156.9），特点是在地震模拟振动台外设置有配重框架，通过其补偿缩尺模型所需的质量，从而减少由于在模型上补充质量而造成对振动台台面承载力的影响，一定程度上补偿了台面的竖向承载能力。然而，由于在振动台一侧设有配重组，故该改进装置只能实现单向振动台试验的质量的补充，且很难消除模型与配重装置之间的耦合冲击效应。此外，该专利也未能考虑台面尺寸的扩展。

吉林建筑工程学院董世贵等人提出了一种水平双向振动台综合系统（200910066560.6），该系统通过合理设置支承机构，有效拓展了试验模型的加荷空间和位移能力，但该设备结构复杂、各机构间连接精度要求高，且在双向水平振动时存在作用力偏心问题。

此外，近年来国内外建设了大量振动台台阵系统来实现大跨度结构模型（尤其是桥梁结构模型）振动台试验的要求。然而，台阵系统振动台试验由于要实现多个台面的协同控制，使得实验控制技术要求高、试验过程异常复杂，因此台阵试验尚未得到普及应用。

发明内容

为了解决现有地震模拟振动台试验的台面尺寸和竖向承载能力问题，本发明提供了一种装配式水平双向振动台台面扩展装置，该装置由原振动台、基本支撑单元、若干扩展支撑单元、支撑连接单元、以及若干组装台面板组成。所述基本支撑单元与原振动台台面螺栓连接，并通过支撑连接单元与扩展支承单元之间，以及扩展支承单元之间水平连接，从而可实现原振动台台面的扩展。所述组装台面板可根据试验模型自由放置在基本支撑单元、扩展支承单元之上，不必满台面布置，从而在最小增大台面重量的基础上实现台面扩展。此外，试验模型自重大部分经原振动台范围以外部分扩展台面传递至地面，有效减少了原振动台台面处实际受荷，从而实现振动台整体竖向承载力的提高，为更大尺寸模型振动台试验创造了条件。最后，相较于台振系统要求多子台振联合控制，本装置在实现台面扩展的同时，并未增加控制难度，操作简单易行。

本发明所述基本支撑单元为空间球节点桁架结构，上部节点上设置有上支托与组装台面板连接，周边通过支撑连接单元与扩展支撑单元连接，下部节点在原振动台范围内部分设置下支托与原振动台台面连接，下部节点在原振动台范围以外部分通过节点与基础顶面滑动接触。

本发明所述扩展支撑单元有若干个，均为空间球节点桁架结构，上部节点上设置有上支托与组装台面板连接，周边通过支撑连接单元与基本支撑单元或扩展支撑单元连接，下部球节点与基础顶面滑动接触。

所述支撑连接单元由连接上弦杆、连接下弦杆、连接腹杆及连接球节点组成，其中，连接上弦杆与基本支撑单元或扩展支撑单元上球节点相连；连接下弦杆两端，分别与连接球节点、基本支撑单元或扩展支撑单元下球节点相连；连接腹杆两端，分别与连接球节点、基本支撑单元或扩展支撑单元上球节点相连。