[发明专利]一种考虑土-结构相互作用的弹簧-地下结构体系拟静力推覆试验装置及方法

权利要求书

1.一种考虑土-结构相互作用的弹簧-地下结构体系拟静力推覆试验装置，其特征在于：该拟静力试验装置由底板(1)、底反力板(2)、反力墙(3)、水平作动器(4)、水平均载钢梁(5)、顶部反力钢梁(6)、竖向作动器(7)、竖向均载钢梁(8)、弹簧(9)、反力钢架(10)、地下结构模型(11)、反力螺栓(12)和弹簧导向钢槽(13)组成；所述水平加载系统由所述反力墙(3)、所述水平作动器(4)及所述水平均载钢梁(5)组成；所述竖向加载系统由所述顶部反力钢梁(6)、所述竖向作动器(7)及所述竖向均载钢梁(8)组成；所述相互作用系统由底反力板(2)、弹簧(9)及所反力钢架(10)组成；所述底反力板(2)上设置有弹簧导向槽，将所述弹簧(9)置于底反力板(2)上弹簧导向槽内，所述地下结构模型(11)置于所述弹簧(9)上，所述反力钢架(10)固定于所述底板(1)相应位置处，所述弹簧(9)置于所述反力钢架(10)上相应位置处的所述弹簧导向槽(13)内，使所述弹簧(9)处于所述反力钢架(10)及所述地下结构模型(11)之间；启动竖向加载系统对所述地下结构模型(11)施加设计的竖向荷载，待竖向荷载稳定后，通过拧动所述反力螺栓(12)调节所述反力钢架(10)上的侧向弹簧预加力，在施加弹簧预加力时，保持水平作动器位移不变，以平衡侧面弹簧预加力。

2.根据权利要求1所述的一种考虑土-结构相互作用的弹簧-地下结构体系拟静力推覆试验装置，其特征在于：所述底反力板(2)锚固于底板(1)上，在底反力板(2)相应位置处设置弹簧导向槽。

3.根据权利要求1所述的一种考虑土-结构相互作用的弹簧-地下结构体系拟静力推覆试验装置，其特征在于：所述反力螺栓(12)螺母部分通过焊接方式与所述反力钢架(10)连接，通过旋转螺杆部分是所述弹簧(9)产生可控变形。

4.根据权利要求1所述的一种考虑土-结构相互作用的弹簧-地下结构体系拟静力推覆试验装置，其特征在于：所述水平作动器(4)与所述水平均载钢梁(5)间采用铰接连接。

5.根据权利要求1所述的一种考虑土-结构相互作用的弹簧-地下结构体系拟静力推覆试验装置，其特征在于：所述弹簧(9)需要根据试验设计的弹簧刚度值选取相应材料尺寸进行制作，使弹簧与结构间的相互作用尽可能的反映实际的土-结构相互作用。

6.根据权利要求1所述的一种考虑土-结构相互作用的弹簧-地下结构体系拟静力推覆试验装置及方法，其特征在于：所述竖向作动器(7)施加恒定的竖向荷载，提高所述地下结构模型(11)各竖向构件的轴压比达到并稳定在试验设计值。

7.根据权利要求1所述的一种考虑土-结构相互作用的弹簧-地下结构体系拟静力推覆试验装置及方法，其特征在于：所述竖向作动器(7)与所述竖向均载钢梁(8)间发生沿推覆方向的自由滑动。

8.利用权利要求1所述装置进行的一种考虑土-结构相互作用的弹簧-地下结构体系拟静力推覆试验方法，其特征在于，试验方法具体包括如下步骤：

步骤一：将所述底反力板(2)置于并固定在所述底板(1)相应位置处，将所述弹簧(9)置于所述底反力板(2)上弹簧导向槽内，并将所述地下结构模型(11)置于所述弹簧(9)上；

步骤二：安装水平加载系统，并启动水平加载系统使所述水平均载钢梁(5)密贴于所述地下结构模型(11)，随后将所述反力钢架(10)固定于所述底板(1)相应位置处，将所述弹簧(9)置于所述反力钢架(10)上相应位置处的所述弹簧导向槽(13)内，使所述弹簧(9)处于所述反力钢架(10)及所述地下结构模型(11)之间；

步骤三：安装竖向加载系统，启动竖向加载系统对所述地下结构模型(11)施加设计的竖向荷载；

步骤四：待竖向荷载稳定后，保持所述水平均载钢梁(5)无水平方向位移，通过拧动所述反力螺栓(12)调节所述反力钢架(10)上的侧向弹簧预加力；

步骤五：启动水平加载系统对所述地下结构模型(11)施加某种分布的强制水平位移，直至结构发生破坏，以期得到考虑土-结构相互作用的结构抗震性能及破坏模式。