[发明专利]水平双向地震模拟振动台综合系统

摘要

本发明提供了水平双向地震模拟振动台的综合系统。该综合系统由井形钢轨梁加劲的水平双向地震模拟振动台台面单元、水平双向地震模拟振动台支承运行机构单元和水平双向地震模拟振动台激振器连接装置单元构成；所述的台面单元的自重轻有效荷载大，大的内阻尼使局部振动小、噪音低；所述的振动台激振器连接装置无几何耦合、接头刚度易保证、激振器额外功小；所述的支承运行机构承载模型试件重，振动台台面可在水平面任意方向滑动，运行摩擦小，振动台水平位移能力不受倾覆力矩制约。水平双向地震模拟振动台能够达到最大位移为X＝±300mm，Y＝±300mm，结构简单、造价低廉、能耗小、能效高，易于升级，实现承载和位移能力的进一步拓展。

主权项

1、水平双向地震模拟振动台的综合系统，其特征在于，该综合系统由井形钢轨梁加劲的水平双向地震模拟振动台台面单元、水平双向地震模拟振动台支承运行机构单元和水平双向地震模拟振动台激振器连接装置单元构成；所述的井形钢轨梁加劲的水平双向地震模拟振动台台面单元的各个支承接触单元6置于水平双向地震模拟振动台支承运行机构的各支承接触单元30上，从而使所述的井形钢轨梁加劲的水平双向地震模拟振动台台面单元和水平双向地震模拟振动台支承运行机构单元形成连接关系；所述的井形钢轨梁加劲的水平双向地震模拟振动台台面单元的台面主板1的上表面对应于振动台激振器连接装置的转轴运行轨道401两端位置分别焊接1块钢垫块700，每块钢垫块700通过2根10.9级高强螺栓802与连接节点板801连接，转轴运行轨道401通过4根10.9级高强螺栓802与两端各1块节点板801连接；这样，就把井形钢轨梁加劲的水平双向地震模拟振动台台面单元与水平双向地震模拟振动台激振器连接装置单元连接起来；所述的水平双向地震模拟振动台激振器连接装置单元的连接板103与激振器推进钢板102焊接，再通过2个13.9级高强螺栓105把连接板103与激振器推进钢板102固接，这样，就把水平双向地震模拟振动台综合系统与激振器连接起来；所述的井形钢轨梁加劲的水平双向地震模拟振动台台面的构成有台面主板(1)、井形钢轨梁加劲单元(2)和支承接触单元(6)；所述的台面主板(1)由钢板焊接而成；台面主板(1)上表面焊接有人字纹防滑覆面钢板(5)；在所述的台面主板(1)的上表面上经机械钻孔得到固定待测件所需的多个预留高强螺栓孔(13)，该预留高强螺栓孔(13)也贯通人字纹防滑覆面钢板(5)，各个预留高强螺栓孔(13)均匀布置于台面主板(1)和人字纹防滑覆面钢板(5)的上表面；所述的井形钢轨梁加劲单元(2)由横向连续钢轨梁(3)和纵向分段钢轨梁(4)垂直交叉放置并且焊接于台面主板(1)的下表面构成；横向连续钢轨梁(3)和纵向分段钢轨梁(4)的每个交叉节点，均由4块切角、刨平的三角钢板加劲肋(8)分别焊接于交叉节点横向连续钢轨梁(3)的梁腹和纵向分段钢轨梁(4)的梁腹；所述的台面主板(1)的下面的每根横向连续钢轨梁(3)和纵向分段钢轨梁(4)各均匀安置3个支承接触单元(6)；每个支承接触单元(6)的中心分别在横向连续钢轨梁(3)和纵向分段钢轨梁(4)的互相分割的三段的中心点上；所述的支承接触单元(6)均由等大的正方形的上层Q235钢板(9)和下层Q345Mn钢板(10)通过埋头高强螺栓(11)分别于上层Q235钢板(9)和下层Q345Mn钢板(10)的四角及中心点紧固连接组成；所述的短钢轨加劲肋(7)为在支承接触单元(6)的上表面的Q235钢板(9)和台面主板(1)之间设置的4根分别平行横向连续钢轨梁(3)和纵向分段钢轨梁(4)并且与支承接触单元(6)的长度相等的短钢轨，短钢轨加劲肋(7)均与支承接触单元(6)的上层Q235钢板(9)的上表面和台面主板(1)的下表面焊接，还用高强螺栓(14)把横向连续钢轨梁(3)、纵向分段钢轨梁(4)及短钢轨加劲肋(7)与支承接触单元(6)的Q235钢板(9)连接；所述的水平双向地震模拟振动台支承运行机构有运行机构的构成能够有底板(25)、井形加劲单元(20)、横纵钢轨梁交叉节点加劲肋(23)、支承接触单元(30)、短钢轨加劲肋(34)、运行机构固定地锚(41-1、41-2)和底板耳板(42)；所述的运行机构底板(25)由钢板构成；其两个边缘各焊接不少于3块底板耳板(42)，厚度与运行机构底板(25)厚度相同，其中部有孔径与运行机构固定地锚(41-1)相匹配的孔，用于穿过运行机构固定地锚(41-1)；所述的运行机构固定地锚(41-1)上部为圆柱体下部为长方体，运行机构固定地锚(41-1)的下部固定在槽道(43)中，运行机构固定地锚(41-1)的上部嵌套运行机构固定地锚(41-2)，二者配合使整个支承运行机构固定在槽道(43)中，槽道(43)固定在基础(44)上；运行机构底板(25)上表面按井字形分别焊接2根连续纵向钢轨梁(21)和2列分段横向钢轨梁(22)构成井形加劲单元(20)；在每个井形加劲单元20的连续纵向钢轨梁(21)和2列分段横向钢轨梁(22)的交叉节点，均分别通过4块强度为Q235级以上的切角、刨平的直角等腰三角形钢板把纵梁(21)的梁腹和横梁22的梁腹焊接；所述的每根纵梁(21)上和每列横梁(22)上各安置3个支承接触单元(30)，每个支承接触单元(30)的中心分别在纵梁(21)上和横梁(22)上的互相分割的三段的中心点上；该支承接触单元(30)由钢球盒(32)和置于钢球盒(32)内的万向转动钢球(33)构成；所述的钢球盒(32)由Q345Mn钢板焊接而成，钢球盒32底的内部平面尺寸应保证振动台水平双向最大位移和振动台承载力要求，钢球盒(32)的深度应该略小于内置万向转动钢球(33)的直径，保证万向转动钢球(33)可以在钢球盒(32)内自由转动，万向转动钢球33密布于钢球盒(32)中，球间空隙由润滑剂填充；所述的每个钢球盒(32)分别与其下部的纵梁(21)或横梁(22)焊接，并在钢球盒(32)的底面与运行机构底板(25)之间还焊接分别平行于连续纵向钢轨梁(21)和2列分段横向钢轨梁(22)的并与钢球盒(32)等长的短钢轨加劲肋(34)，所述的短钢轨加劲肋(34)还与运行机构底板25通过高强螺栓(35)固定连接；水平双向地震模拟振动台激振器连接装置的构成如下：连接板(103)与激振器推进钢板(102)焊接，通过2个13.9级高强螺栓(105)把二者再固接，所述的连接板(103)和激振器推进钢板(102)均为尺寸相等的矩形钢板；与连接板(103)的上端平齐焊接转轴连动钢板(201)，在连接板(103)的下部焊接转轴连动钢板(202)，转轴连动钢板(201)与转轴连动钢板(202)为平面尺寸及厚度均相同的两块矩形钢板，转轴连动钢板(201)与转轴连动钢板(202)各设有分别同心的4个钢板圆孔(203)；所述的转轴连动钢板(201)和转轴连动钢板(202)尺寸相同；所述的钢板圆孔(203)直径与钢转轴(301)的两端直径小的圆柱体的直径相匹配，钢转轴(301)的两端直径小的圆柱体分别穿过钢板圆孔(203)，并使钢转轴(301)能在钢板圆孔(203)中自由转动，各个钢板圆孔(203)之间中心距不应小于3倍的钢板圆孔(203)圆孔直径，且孔中心至钢板边缘距离不应小于2倍的钢板圆孔(203)圆孔直径；转轴连动钢板(201)的下表面加工有一列5个半球形凹坑(201-1)，转轴连动钢板(202)的上表面加工有两列半球形凹坑(202-1、202-2)，每列凹坑个数为5个，所述的半球形凹坑(201-1)与半球形的钢球凹槽(602)配合，钢球凹槽(602)安置有钢球(902)并且两者是动配合；半球形凹坑(202-1)与转轴运行轨道(401)下表面配合，半球形凹坑(202-1)安置有钢球(903)并且两者是动配合；半球形凹坑(202-2)与振动台台面主板(1)下表面配合，半球形凹坑(202-2)安置有钢球(904)并且两者是动配合；半球形凹坑(201-1)深度应略小于钢球(902)的半径，半球形凹坑(202-1)的深度应略大于钢球(903)的半径，半球形凹坑(202-2)的深度应略大于钢球(904)的半径；钢球(902)、钢球(903)和钢球(904)的直径相等；两块矩形钢板加劲肋(104)分别与激振器推进钢板(102)、连接板(103)、转轴连动钢板(201)和(202)的两端的侧面焊接；4个钢转轴(301)为中部直径大两端直径小的三段式同心的变截面圆柱体，每个钢转轴(301)两端直径小的圆柱体分别穿入转轴连动钢板(201)和转轴连动钢板(202)对应的同心钢板圆孔(203)中，中部直径大的圆柱体可以沿着转轴运行轨道(401)自由来回滚动实现振动台台面主板(1)垂直于激振器推进方向的水平位移；每个钢转轴(301)底部中心加工有深度略小于钢球(905)半径的半球形凹坑(302)，每个凹坑(302)与方形凹坑座(303)的半球形凹坑(304)配合，使钢球(905)可以在凹坑(302)和半球形凹坑(304)之间自由转动，使钢转轴(301)在圆孔(203)内顺畅转动，并将钢转轴(301)的自重传递给转轴支承钢板(501)；在连接板(103)与激振器推进钢板(102)下端焊接转轴支承钢板(501)，该转轴支承钢板(501)上表面焊接4个方形凹坑座(303)和1个条形的钢垫块(506)；所述的方形凹坑座(303)中心有半球形凹坑(304)，半球形凹坑(304)用于容纳钢球(905)并将钢转轴(301)的自重传递给转轴支承钢板(501)；所述的钢垫块(506)上表面与转轴连动钢板(202)焊接，下表面与转轴支承钢板(501)焊接，用于将连动钢板(202)的自重荷载传递至转轴支承钢板(501)；钢垫块(506)是长度与转轴连动钢板(202)的宽度相等的棱柱体；转轴支承钢板(501)的下表面焊接不少于2个支座钢滚轴(502)；每个支座钢滚轴(502)上穿过并嵌套不少于2个支座滚动轴承(503)；支座滚动轴承(503)以支座钢滚轴(502)为轴自由转动，实现转轴支承钢板(501)及其上部承托部件在水平横向的自由位移；转轴运行轨道(401)是平面形状为U形的扁钢梁；在振动台台面主板(1)的上表面对应于转轴运行轨道(401)两端位置分别焊接1块钢垫块(700)，每块钢垫块(700)通过2根10.9级高强螺栓(802)与连接节点板(801)连接，转轴运行轨道(401)通过4根10.9级高强螺栓(802)与两端各1块节点板(801)连接；转轴运行轨道(401)上表面中部设有钢球槽(402)，钢球槽(402)深度略小于钢球(901)的直径，钢球槽(402)与转轴连动钢板(201)配合使钢球(901)可以在钢球槽(402)内自由滚动；转轴运行轨道(401)的自重由两端的各2个矩形钢板柱(404)和各1个箱形钢板柱(403)共同承担；每个矩形钢板柱(404)与箱形钢板柱(403)等高；箱形钢板柱(403)由四块等尺寸的钢板焊接而成；矩形钢板柱(404)和箱形钢板柱(403)的上端焊接于转轴运行轨道(401)的下表面，下端焊接于轨道支座支承钢板(405)的上表面；每个支座支承钢板(405)下面各安置一个满布钢球(505)的钢球盒(504)，支座支承钢板(405)的几何中心与箱形钢板柱(403)的截面几何中心重合，支座支承钢板(405)沿相应激振器推进方向各向外伸出箱形钢板柱(403)两端的长度l3应保证振动台达到最大位移X＝±300mm，Y＝±300mm；钢球(505)和钢球盒(504)用于承载转轴运行轨道(401)的自重并允许转轴运行轨道(401)在水平面内自由滑动，钢球盒(504)将转轴运行轨道(401)、矩形钢板柱(404)和箱形钢板柱(403)以及钢球(505)自重传递给钢球盒(504)下面的基础(507)；每个钢球盒(504)由Q345Mn钢板焊接而成，盒内净深度略小于钢球(505)的直径；钢球(505)之间由润滑剂填充空隙；转轴运行轨道(401)U形两端的内侧各粘贴一块的聚氨酯垫块(406)；在振动台台面主板(1)上表面焊接与转轴运行轨道(401)位置对应且与转轴运行轨道(401)内壁净长l1相等的钢球滚动槽道(601)，钢球滚动槽道(601)上表面中部沿长度方向设深度略大于钢球(902)半径的钢球凹槽(602)，钢球凹槽(602)与半球形坑(201-1)配合使钢球(902)可以在二者之间自由滚动。