[发明专利]一种可模拟静动边界的无土箱隧道振动台试验装置

说明书

本发明提供了一种可模拟静动边界的无土箱隧道振动台试验装置，包括振动台、衬砌模型和质量块，所述质量块位于所述衬砌模型内部，所述质量块与所述衬砌模型之间通过钢丝连接，所述质量块通过硬弹簧与所述振动台连接，所述钢丝施以预应力。本发明为无土箱试验，因此免于配比模型土，也不用考虑土箱的边界条件，但动态土的质量和刚度可以精确保证；试验可视性好，便于观测和布置测量仪器，也方便拆卸；并且通过调整钢丝布置、初始预拉力和质量块大小，可以模拟土层和静动荷载的变化，并能模拟隧道与土之间的摩擦力。因此，本试验装置能重现隧道结构的三维静力和动力受力状态，进行丰富的参数试验研究，为实际工程提供科学可靠的决策依据。

技术领域

本发明涉及隧道试验技术领域，尤其是涉及一种可模拟静动边界的无土箱隧道振动台试验装置。

背景技术

传统的隧道室内模型振动台试验，除了隧道结构的模型外，还需要增加一个能够传递土层振动作用到隧道结构的装置－模型箱。然而，实际的土层是无界可自由变形的，有限的模型箱模拟无限的土，“模型箱效应”会给试验结果带来一定的误差，静动边界无法得到完全的模拟。而且，对超长隧道的大尺度试验来说，模型土制作费用高，参数和测试都存在很多不可控因素，试验只有定性价值，难以为工程实际提供科学依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可模拟静动边界的无土箱隧道振动台试验装置，可适应隧道的条件变化，易操作，便于观测。

根据本发明的一个目的，本发明提供一种可模拟静动边界的无土箱隧道振动台试验装置，包括振动台、衬砌模型和质量块，所述质量块位于所述衬砌模型内部，所述质量块与所述衬砌模型之间通过钢丝连接，所述质量块或所述衬砌模型通过硬弹簧与所述振动台连接。

进一步地，所述硬弹簧的一端与所述质量块的底部固定连接，所述硬弹簧的另一端穿过所述衬砌模型与所述振动台固定连接。

进一步地，所述质量块与所述振动台之间设有两条所述硬弹簧，两条所述硬弹簧并排设置。

进一步地，所述钢丝与所述衬砌模型之间设有预应力装置。

进一步地，所述质量块与所述衬砌模型之间通过多个所述钢丝连接，多个所述钢丝成轮辐式结构排布。

进一步地，所述钢丝与所述衬砌模型的轴线呈倾斜设置。

进一步地，所述衬砌模型的数量为多个，多个所述衬砌模型之间依次首尾相连。

进一步地，所述衬砌模型的端头部设有一圈凸起环，所述凸起环上设有若干通孔。

进一步地，相邻的所述质量块之间通过中间弹簧连接。

进一步地，所述衬砌模型的外侧设有纵梁或环梁，通过所述纵梁或所述环梁固定多个所述钢丝。

本发明的技术方案把地震下在隧道外面对隧道施加地震动荷载的土，用具有同样惯性效应的质量块代替，土的刚度则用钢丝代替，振动台驱动质量块拉动钢丝在内部对隧道衬砌加载。免于制作土箱，也不用配比模型土，不用考虑土箱的边界条件，但动态土的质量和刚度可以精确保证；试验可视性好，便于观测和布置测量仪器，也方便拆卸；并且通过调整钢丝布置、初始预拉力和质量块大小，可以模拟土层和静动荷载的变化，并能模拟隧道和土之间的摩擦力。因此，本试验装置能重现隧道结构的三维静力和动力受力状态，进行丰富的参数试验研究，为实际工程提供科学可靠的决策依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例1的另一结构示意图；