一种改进型MSE墙振动试验仪

本技术属于路基工程，具体涉及一种改进型mse墙振动试验仪，用于检测和评估mse加筋挡土墙的抗震性能。

背景技术：

1、目前，由于挡土墙结构能有效地抵抗土壤侧压力和防止土壤滑动，其被广泛地应用于路基工程中。它的主要功能是通过结构的自重和土壤的内摩擦力来抵抗土壤的侧压力，从而保持土体的稳定。挡土墙有很多种形式，mse(mechanically stabilized earth)墙是其中一种，是利用土工合成材料加固土体的挡土墙。mse墙因其施工简便、成本较低、抗滑移能力强等特点，具有广泛的适用性，被越来越多地应用于铁路、公路、桥梁等土木工程项目建设的各个领域。

2、但是在地震的作用下，mse墙容易出现滑移、失稳、弯曲等形式的破坏，甚至可能因为地基承载力的下降而导致下陷。对mse墙抗震性能的检测和分析，已经成为mse墙研究的主要方向之一。mse墙抗震性能的室内振动试验仪分别由刚性箱式容器、振动台、伺服作动器、数据获取单元以及控制单元组成。控制单元控制着伺服作动器的运行，而伺服作动器通过控制振动台的水平摇动，为安装在刚性箱式容器里的mse墙以及试样土提供一个振动的环境，以模拟地震时的振动条件。

3、地震波分别由横波与纵波组成，因此地震作用产生的破坏包括水平方向的破坏以及竖直方向的破坏。现有的试验仪仅控制了振动台的水平振动，只能评估mse墙在水平方向的抗震性能，不能很好地测定竖直方向的抗震性能。除此之外，在振动试验仪振动的过程中，试验的土样可能会因为振动而产生剪切破坏，破坏的土样颗粒可能会掉落在刚性箱式容器的底板，从而增加了实验结束后仪器的清理难度。

技术实现思路

1、针对振动试验仪未能较好地模拟竖直方向的振动条件，以及试验结束后土样清理困难的问题，本实用新型的目的在于，提供一种用于mse墙抗震性能的检测及评估的改进型mse墙振动试验仪，使得该试验仪既能检测mse墙在水平方向上的抗震性能，又能评估其在竖直方向上的抗震性能，同时通过抽气式废土清理装置的设置，使得实验人员在试验结束后能够快速而便捷地清理试验仪中的试验土样，以解决背景技术中提出的问题。

2、本实用新型所采用的技术方案如下：

3、一种改进型mse墙振动试验仪，包括用于放置土样的刚性箱式容器、振动台、伺服作动器，所述试验仪还包括气动振动器以及抽气式废土清理装置，振动台上安装所述刚性箱式容器；

4、所述伺服作动器用于控制振动台带动刚性箱式容器进行水平振动；

5、所述气动振动器用于控制竖直振动条件的产生；

6、所述抽气式废土清理装置用于收集试验废土；

7、所述刚性箱式容器的底部与抽气式废土清理装置连接，所述振动台位于上层反力架上，二者之间垫有滚条；

8、在上层反力架下设置有下层反力架，下层反力架下方设置有气动振动器；下层反力架的面积大于上层反力架的面积，下层反力架的一侧设置致动器，所述致动器的作用端与振动台的一侧平齐，且致动器的作用端与振动台固定在一起；所述致动器通过传力杆连接伺服作动器。所述传力杆将伺服作动器的动力机组的推动力传递至致动器，所述上层反力架与振动台之间放置有若干滚条，以减小振动台与上层反力架之间的摩阻力。

9、所述气动振动器包括气体调节单元、伸缩气管12及底板13，气体调节单元的出气口通过聚乙烯管连接伸缩气管；所述伸缩气管的上下两端分别与底板和下层反力架的下端密封连接，伸缩气管的材质选择能保证在发生竖向方向振动时产生严格的竖直位移，而不发生水平方向的扰动，且伸缩气管能够伸缩变化；

10、所述底板固定在试验平台上；

11、所述抽气式废土清理装置包括抽气管14、抽气泵15、导气管16以及废土收集罐17，抽气管一端与刚性箱式容器的底部开孔密封连接，一端与抽气泵的进口连接，抽气泵的出口通过导气管连接废土收集罐；所述抽气泵固定在底板上。

12、所述伸缩气管为不锈钢伸缩管。

13、所述刚性箱式容器为四块有机玻璃和一块刚性箱式容器底板围成的长方体箱体，相邻有机玻璃之间通过钢架条21密封连接，有机玻璃的上下端也都包有钢架条，有机玻璃下端通过钢架条与刚性箱式容器底板焊接固定，相邻的钢架条21之间通过焊缝相接；

14、所述刚性箱式容器的高度为1.2m，长度为1.6m，宽度为0.8m。

15、所述振动台中间设置有凹槽，所述刚性箱式容器设置于凹槽中，刚性箱式容器的底部通过螺栓与振动台相连接。

16、所述试验仪还包括控制单元和数据获取单元，在传力杆上安装有力传感器；在刚性箱式容器内按照试验要求设置试验土样，试验土样内部安装有若干数量的加速度传感器、应变片和位移传感器；

17、所述力传感器、加速度传感器、应变片和位移传感器均与数据获取单元电性连接，所述控制单元与数据获取单元连接，用于获取数据；

18、所述控制单元同时与伺服作动器、气动振动器和抽气式废土清理装置电性连接。

19、所述试验仪还包括显示屏，用于显示试验过程中的数据；显示屏与控制单元、数据获取单元连接。

20、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

21、1)本实用新型在原有试验仪的底部设有一气动振动器，能进行原有试验仪不能完成的竖直振动实验，有助于更加精确地模拟包括水平破坏以及竖直破坏的不同形态的地震破坏形式。

22、2)当实验完成后，原有试验仪难以完全清理实验结束后刚性箱式容器内残余的试验土。本实用新型设有一抽气式废土清理装置，利用抽气泵工作原理，创造抽气泵内部气体与刚性箱式容器内气体之间的气压差，利用该气压差实现容器内土体的吸入，从而达到清理效果。

23、3)本实用新型设有带凹槽的振动台，刚性箱式容器置于凹槽中，并用螺栓加固，能显著减少刚性箱式容器由于振动而发生整体容器失稳的可能性。

技术特征：

1.一种改进型mse墙振动试验仪，包括用于放置土样的刚性箱式容器、振动台、伺服作动器，其特征在于，所述试验仪还包括气动振动器以及抽气式废土清理装置，振动台上安装所述刚性箱式容器；

2.根据权利要求1所述的试验仪，其特征在于，所述气动振动器包括气体调节单元、伸缩气管及底板，气体调节单元的出气口通过聚乙烯管连接伸缩气管；所述伸缩气管的上下两端分别与底板和下层反力架的下端密封连接，伸缩气管的材质选择能保证在发生竖向方向振动时产生严格的竖直位移，而不发生水平方向的扰动，且伸缩气管能够伸缩变化；

3.根据权利要求2所述的试验仪，其特征在于，所述伸缩气管为不锈钢伸缩管。

4.根据权利要求1所述的试验仪，其特征在于，所述刚性箱式容器为四块有机玻璃和一块刚性箱式容器底板围成的长方体箱体，相邻有机玻璃之间通过钢架条密封连接，有机玻璃的上下端也都包有钢架条，有机玻璃下端通过钢架条与刚性箱式容器底板焊接固定，相邻的钢架条之间通过焊缝相接。

5.根据权利要求4所述的试验仪，其特征在于，所述刚性箱式容器的高度为1.2m，长度为1.6m，宽度为0.8m。

6.根据权利要求1所述的试验仪，其特征在于，所述振动台中间设置有凹槽，所述刚性箱式容器设置于凹槽中，刚性箱式容器的底部通过螺栓与振动台相连接。

7.根据权利要求1所述的试验仪，其特征在于，所述试验仪还包括控制单元和数据获取单元，在传力杆上安装有力传感器；在刚性箱式容器内按照试验要求设置试验土样，试验土样内部安装有若干数量的加速度传感器、应变片和位移传感器；

8.根据权利要求7所述的试验仪，其特征在于，所述试验仪还包括显示屏，用于显示试验过程中的数据。

技术总结本技术为一种改进型MSE墙振动试验仪，包括用于放置土样的刚性箱式容器、振动台、伺服作动器、气动振动器以及抽气式废土清理装置，振动台上安装刚性箱式容器；所述伺服作动器用于控制振动台带动刚性箱式容器进行水平振动；气动振动器用于控制竖直振动条件的产生；抽气式废土清理装置用于收集试验废土；刚性箱式容器的底部与抽气式废土清理装置连接，振动台位于上层反力架上，二者之间垫有滚条；在上层反力架下设置下层反力架，下层反力架下设置气动振动器；下层反力架的一侧设置致动器，致动器的作用端与振动台的一侧平齐且固定，致动器通过传力杆连接伺服作动器。有助于更加精确地模拟包括水平破坏以及竖直破坏的不同形态的地震破坏形式。技术研发人员：黄泽鹏,肖晶晶,马梓策,申忠意,曹昱杰,韩文凯,方劲涛受保护的技术使用者：长安大学技术研发日：20231205技术公布日：2024/7/23