[0001] 本发明涉及连接装置技术领域，尤其涉及一种可调节刚度的连接装置、包含该可调节刚度的连接装置的连接机构以及该连接机构在模块化土箱的振动试验中的应用。

[0002] 用振动台试验模拟地震动作用下跨断层隧道的动力响应，模块化土箱之间的连接机构是必不可少的装置。为了有效传递箱间的动力响应，主动箱和随动箱间需要采用刚度可调节的连接机构。同时，试验时也需要通过箱间的连接件将地震动传递至随动箱。但是，目前现有的模型箱连接件无法满足刚度的可调节功能，在试验应用上具有一定局限性。

[0003] 该刚度可调节连接机构用于主动箱和随动箱之间的连接，可实现主动箱和随动箱间任意方向的加速度动力响应传递。该连接机构机构各方向刚度可调可控，调节方便，调整精度较高，该连接机构具有较好的强度储备，且质量轻化。经过多年的应用发展，尽管模块化土箱间的连接件性能得到了有效提升，但仍然存在一些缺陷。现国内外的模型箱间连接机构存在的不足之处主要有：1）大型振动台试验中，模块化土箱间连接机构的应用较少，一般模型箱尺寸受振动试验台尺寸和承重能力限制，可能导致连接件尺寸过小，增加连接件的应力，影响连接件的稳定性和可靠性。

[0004] 2）常规模型箱间的连接机构调节各方向刚度繁琐困难，且无法满足较高的调节精度，同时无法保证连接机构具有足够的强度储备。连接件的刚度可能固定且难以调整，无法适应不同模型箱的刚度变化，导致连接件无法有效地传递应力和变形，影响试验结果的真实性和可比性。

[0005] 3）连接件的设计可能无法很好地模拟土体的实际弹性特性，特别是在处理土中剪切变形时，无法准确反映土体的非线性行为，从而影响试验结果的准确性。

[0006] 4）连接件可能无法满足大能量激励振动试验的要求，无法有效地吸收和传递动能，导致试验过程中连接件的失效或不稳定性，影响试验结果的可靠性和准确性。

[0017] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0018] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0019] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0020] 如图1‑2所示，本发明提供了一种可调节刚度的连接装置，包括：球铰接头1；
弹簧套3，其一端与所述球铰接头1螺接，通过螺接便于弹簧套3可以调节构件整体的预紧量和长度；
锁母6，其螺接于所述弹簧套3的另一端；
弹簧导柱4，其一端位于所述弹簧套3内，另一端穿出所述弹簧套3，其中，弹簧导柱
4中间具有阻隔段，将弹簧导柱4分割为组合弹簧2段和预紧调整片5，以便于为下述的组合弹簧2和预紧调整片5提供支撑；
组合弹簧2，其位于所述弹簧套3内并套设于所述弹簧导柱4的一端；
预紧调整片5，其位于所述弹簧套3内并套设于所述弹簧导柱4的另一端，预紧调整片5的长度调整后，利用锁母6进行预紧锁定；
联接套7，其一端与所述弹簧导柱4穿出所述弹簧套3的一端相连接，优选为螺接；
所述弹簧导柱4与所述弹簧套3间活动连接，其中，弹簧导柱4在弹簧套3内活动，外力作用在弹簧上，弹簧再传递到弹簧导柱4，使下述的拉杆8的长度在外力影响下可以变化。

[0021] 在本发明中，所述组合弹簧2由多片等厚度的碟簧叠加而成。

[0022] 另一方面，如图3‑5所示，本发明提供了一种可调节刚度的连接机构，包括：两个上述的可调节刚度的连接装置；
拉杆8，其一端与其中一个所述的一种可调节刚度的连接装置上的所述联接套7的
另一端螺接，另一端与另一个所述的一种可调节刚度的连接装置上的所述联接套7的另一端螺接；
所述拉杆8两端的旋向相反。

[0023] 本发明提供的可调节刚度的连接机构由两个上述的可调节刚度的连接装置间通过拉杆8连接，拉杆8一端与其中一个可调节刚度的连接装置上的联接套7螺接，另一端与另一个可调节刚度的连接装置上的联接套7螺接，分别通过螺母9固定。

[0024] 本发明提供的上述连接机构的使用方法如下：通过锁母6向内侧旋转来控制预紧量和预紧力，旋转角度与螺距相对应，其他部件不旋转。

[0025] 交叉设置的拉杆8使两节土箱有确定的位置关系，位置关系的变动受外力作用影响变化。

[0026] 再一方面，本发明还提供了上述可调节刚度的连接机构在模块化土箱的振动台试验中的应用。

[0027] 在本发明中，所述模块化土箱的振动台试验为振动台试验模拟地震动作用下跨断层隧道的动力响应。

[0028] 在本发明中，所述的一种可调节刚度的连接机构用于振动台试验中的主动箱10和随动箱11之间的连接，用于实现所述主动箱10和随动箱11间任意方向的加速度动力响应的传递。

[0029] 本发明提供的上述上述可调节刚度的连接机构在模块化土箱的振动台试验中的应用，各方向刚度可调可控，调节方便，调整精度为10N/μm。能够实现箱和箱间任意方向的加速度动力响应传递。

[0030] 下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚详细的说明。

[0031] 如图6所示，主动箱10与随动箱11通过三组交叉布置的连杆机构形成具有一定刚度的连接，主动箱10固定于振动台台面，随动箱11通过上述连接机构与之连接，通过改变任意一组交叉杆刚度能够实现某一方向刚度的调节，其中，连接机构通过其两端的球铰接头1分别与主动箱10和随动箱11相连接。

[0032] 如图7所示，采用四组交叉布置连杆设计，传递主动箱10和随动箱11间三个方向的加速度动力响应，通过改变任意一组交叉杆刚度能够实现某一方向刚度的调节。

[0033] 试验前可通过弹簧套33及预紧调整片55调节构件整体的预紧量和长度，以满足试验需要。

[0034] 以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。