[发明专利]动力离心试验条件下地下结构物受力测试装置

摘要

本发明公开了一种动力离心试验条件下地下结构物受力测试装置，属于土工动力离心试验技术领域。该装置包括离心机、模型箱、地下结构物装置、测力系统、连接杆以及反力梁。模型箱安装于离心机吊篮内，地下结构物埋设于模型箱地基土体内。测力系统包括拉压力计和球头轴承，可实现竖向受力测试的同时保证地下结构物水平向自由运动。拉压力计与地下结构物装置连接在一起，球头轴承通过连接杆与反力梁固定在一起。反力梁通过螺栓与模型箱固定。本发明装置构造较简单，适用性广，便于推广，解决了试验过程中管土位移协调问题。

主权项

1.一种动力离心试验条件下地下结构物受力测试装置，其特征在于，包括离心机（1）、模型箱（2）、地下结构物装置（4）、测力系统（5）、连接杆（8）以及反力梁（9）；所述的模型箱（2）安装于离心机吊篮（1‑1）内，模型箱（2）中铺设有地基土体（3），地基土体（3）中埋有地下结构物装置（4）；所述模型箱（2）底部设有进水通道（2‑1），进水通道（2‑1）的箱内出水口处安装有透水石（2‑2）；所述地下结构物装置（4）包括地下结构物（4‑1）、结构物传力环（4‑2）以及结构物连接杆（4‑3）三部分；结构物传力环（4‑2）套在地下结构物（4‑1）外部，结构物连接杆（4‑3）与结构物传力环（4‑2）机械连接；所述反力梁（9）为矩形钢板，固定于模型箱（2）上；所述测力系统（5）包括拉压力计（6）和球头轴承（7）；拉压力计（6）和球头轴承（7）通过加长螺栓连接；拉压力计（6）与地下结构物装置（4）连接在一起，球头轴承（7）通过连接杆（8）与反力梁（9）固定在一起；所述的地下结构物（4‑1）材料为铝、钢、混凝土、pvc或有机玻璃，材料和形状根据试验情况设计；结构物传力环（4‑2）内径比地下结构物（4‑1）外径大0.5~1mm，结构物传力环（4‑2）顶部开有直径10mm螺孔，结构物连接杆（4‑3）通过该螺孔与结构物传力环（4‑2）机械连接，结构物连接杆（4‑3）直径10mm；结构物传力环（4‑2）与结构物连接杆（4‑3）材质需满足自重轻且刚度大的要求；所述的拉压力计（6）需安装于地基土体（3）外部，避免试验过程中进水；球头轴承（7）转动角度需大于15°，以保证试验过程中地下结构物（4‑1）水平位移不受限制；试验前在模型箱（2）内制备地基土体（3）材料，当地基土体（3）达到地下结构物设计埋深时，放置地下结构物装置（4），再覆盖剩余地基土体（3）；土体制备完毕后，将模型箱（2）置于真空环境下，同时从模型箱（2）底部的进水通道（2‑1）中缓慢通入流体介质，直至液面高于地基土体（3）10mm；饱和完毕后，将模型箱（2）转移出真空环境，完成试验前场地模型的制备；将测力系统（5）与连接杆（8）固定在一起，并确认球头轴承（7）可自由转动；在模型箱（2）上方安装反力梁（9），随后将测力系统（5）与连接杆（8）安放在预定孔洞位置，并把拉压力计（6）与结构物连接杆（4‑3）用加长螺母固定；将模型箱（2）安装在离心机吊篮（1‑1）的离心振动台（1‑2）上，连接好数据采集仪后，开启离心机（1）进行试验；试验开始后，离心机（1）逐级加速到30g，稳定30分钟后，开始依次施加地震动；两次激励时间间隔为30min~60min，具体以孔压消散完全为标志；试验过程中，球头轴承（7）可保证地下结构物（4‑1）竖向固定，水平方向自由运动；拉压力计（6）可实时测量地震液化过程中地下结构物（4‑1）的竖向受力变化情况；振动完毕后，停机，试验结束。