超重力竖向振动台

权利要求书： 1.一种超重力竖向振动台，其特征在于：包括基础底板（1）和安装在基础底板（1）上的振动台面（2）、带预载的竖向电液伺服激振系统（4）、台面导向系统（5）和蓄能器（3）；所述台面导向系统（5）包括套筒底座、台面导向轴（14）、台面导向轴轴承（15），振动台面（2）的底部固定设有台面导向轴（14），台面导向轴（14）通过台面导向轴轴承（15）套装在套筒底座上，套筒底座底部固定于基础底板（1）上；

所述蓄能器（3）包括置于振动台面（2）上的向上预紧力蓄能器（10）、向下预紧力蓄能器（11）、动态作动缸回油蓄能器（12）、动态作动缸供油蓄能器（13）；

所述带预载的竖向电液伺服激振系统（4）包括分别上下同轴布置的竖向动态伺服作动器（6）、竖向静力预紧作动器（7），所述竖向动态伺服作动器（6）包含动态作动器套筒，所述竖向静力预紧作动器（7）包含静力作动器套筒，静力作动器套筒下端固定于振动台面（2）上，动态作动器套筒下端同轴固定套装在静力作动器套筒上端上，静力作动器套筒和动态作动器套筒内安装有作动杆（9），作动杆（9）上端和振动台面（2）底面中心顶接；

作动杆（9）外周沿轴向从上到下设有三个凸缘，三个凸缘从上到下分别为上凸缘（24）、中凸缘（25）和下凸缘（26），上凸缘（24）外周通过上密封圈（19）密封套装连接于动态作动器套筒的内壁，中凸缘（25）外周通过上腔密封圈（20）密封套装连接于动态作动器套筒的内壁，下凸缘（26）外周通过下密封圈（22）密封套装连接于静力作动器套筒的内壁，中凸缘（25）和下凸缘（26）之间的静力作动器套筒设有内凸缘，内凸缘的内壁和作动杆（9）外周之间通过隔离密封圈（21）密封套装连接；上凸缘（24）和中凸缘（25）之间的作动杆（9）外周和动态作动器套筒内壁之间具有动态上环形腔室，中凸缘（25）和下凸缘（26）之间的作动杆（9）外周与动态作动器套筒和静力作动器套筒的内壁之间具有中部环形腔室，中部环形腔室被隔离密封圈（21）分隔为位于上方的动态下环形腔室和位于下方的静力上环形腔室，下凸缘（26）下方的作动杆（9）外周和静力作动器套筒的内壁之间具有静力下圆形腔室；动态上环形腔室和动态下环形腔室分别经各自的竖向作动力液压接口通道（18）和动态液压伺服阀（17）连接，动态液压伺服阀（17）连接到动态作动缸回油蓄能器（12）和动态作动缸供油蓄能器（13）；静力上环形腔室经向下预紧力液压接口通道（27）和上静力伺服阀（30）连接，上静力伺服阀（30）连接到向下预紧力蓄能器（11）；静力下圆形腔室经向上预紧力液压接口通道（28）和下静力伺服阀（23）连接，下静力伺服阀（23）连接到向上预紧力蓄能器（10）。

2.根据权利要求1所述的一种超重力竖向振动台，其特征在于：所述的动态作动器套筒的上端面安装有作动缸上垫（29）。

3.根据权利要求1所述的一种超重力竖向振动台，其特征在于：通过动态液压伺服阀（17）的控制，调整动态上环形腔室和动态下环形腔室从动态作动缸回油蓄能器（12）和动态作动缸供油蓄能器（13）进油和出油，使得动态上环形腔室和动态下环形腔室内的油压施加到中凸缘（25）的两侧环形台阶面上，带动作动杆（9）作动；

分别通过动态液压伺服阀（17）的控制，调整静力上环形腔室从向下预紧力蓄能器（11）进出油，以及静力下圆形腔室从向上预紧力蓄能器（10）进出油，使得静力上环形腔室和静力下圆形腔室内的油压施加到下凸缘（26）的两侧环形台阶面上，带动作动杆（9）作动。

4.根据权利要求1所述的一种超重力竖向振动台，其特征在于：所述基础底板（1）开设有用于与超重力离心机吊篮底板连接的螺孔，使得基础底板（1）安装在超重力离心机的吊篮中。

5.根据权利要求1所述的一种超重力竖向振动台，其特征在于：所述的作动杆（9）端部均安装静压支撑轴承。

6.根据权利要求1所述的一种超重力竖向振动台，其特征在于：所述蓄能器（3）包括三个向上预紧力蓄能器（10）、一个向下预紧力蓄能器（11）、一个动态作动缸回油蓄能器（12）和一个动态作动缸供油蓄能器（13）。

7.权利要求1所述的一种超重力竖向振动台的应用，其特征在于：所述的超重力竖向振动台用于超重力离心机中沿离心力方向的振动。

说明书： 一种超重力竖向振动台技术领域[0001] 本发明属于离心机超重力实验领域的一种超重力模拟振动装置，尤其是涉及了一种超重力竖向振动台。

背景技术[0002] 土工建构筑物(高坝、高陡边坡、软弱地基、地铁车站、隧道、地下综合管廊、城市建筑群、核电站等)的抗震性能模拟是非常重要的一种土工物理模拟试验。为减少震害、研究

土工建构筑物的抗震性能，通常会采用振动台来进行振动台试验，也就是将缩小尺寸的土

工建构筑物模型放置在振动台上，然后输入一定的振动波形，观测该振动工况下土工建构

筑物的地震响应，从而反推真实土工建构筑物的抗震性能。振动台试验分为常重力和超重

力两种，也就是分为1g振动台试验和超重力离心机振动台试验。其中，1g表示常重力。

[0003] 1g振动台因为更多的注意了面积而不是深度就存在比较大的缺陷，土体自重应力不正确，因而不能真实反映场地在地震动下的响应问题，隧道、核电站、高坝等的真实抗震

特性也无法反映出来。常重力振动台通常是大型振动台(振动台台面尺寸比较大)，不使用

离心机。

[0004] 超重力离心机试验是通过离心机进行的一种模拟试验，将缩小尺寸的土工模型置于高速旋转的离心机中，让模型承受大于重力加速度的作用，补偿因模型缩尺带来的土工

构筑物的自重损失。基于离心机提供的超重力场环境，振动台模型试验可以产生与原型相

同的自重应力，真实反应原型在自然条件下的动力响应，再现地震作用下的土工结构变形

与破坏机理。利用超重力的缩尺缩时效应，在离心机上搭载振动台可以模拟大尺度场地的

动力响应，超重力动力实验研究将岩土地震工程推向新高峰。超重力离心试验所具备的优

点是：可正确模拟岩土体应力随深度的变化；可实现土的选择、应力历史的设计、加载系统

可控；费用和时间相对较省；可实时观测变形和破坏机理。目前，利用超重力单向振动台已

经获取了水平单向剪切波在自由场地、倾斜场地和边坡中的放大规律，以及堤坝、边坡、挡

土墙、桩基础等土工构筑物和场地的单向水平地震灾变机理。

[0005] 但是，当前国际上超重力下的振动台只涉及水平向振动，而竖向振动台只在常重力下涉及。而近年来的大地震都观测到地震动具有显著的多向性，比如2008年汶川地震中

什邡八角台站记录到显著的多向地震动，2008年日本Iwate地震中IWTH25地表台站记录的

竖向加速度分量达3.8g，远超过水平加速度的峰值，由多向地震动产生的灾害效应非常突

出：汶川地震中产生了严重的抛射型滑坡、神户地震中多向振动产生复杂的土?结相互作用

引起大开车站柱子压屈破坏、基督城地震中竖向地震动的频率接近场地基频引起场地产生

大量的液化。对于竖向地震动演变规律和岩土体致灾效应的研究目前在理论和数值方面均

取得显著成果，但是尚未在物理模型试验中进行验证。

[0006] 在常重力条件下，竖向振动台只需要平衡模型本身在常重力环境下的自重应力，且在施振过程中振动台竖向需要提供的平衡力变化不大，因而常重力竖向振动台可以在竖

向采用与水平向相同的驱动方式，因此常重力竖向振动台的液压控制和结构设计难度相对

较小。但从常重力装置向超重力装置过渡会产生如下问题：

[0007] (1)离心机运行时，水平方向上可动质量往返运动受力状态完全相同，故液压缸的输出力对称，且全部用于提供可动质量加速度；但在竖直方向，可动质量受到数十倍于自重

的超重力离心力作用，导致可动质量往返运动受力状况不一致。若竖直方向采用与水平方

向相同驱动方式，则液压缸活塞杆受力状况不对称且需要提供额外用于抵消离心力的输出

力。为抵消离心机产生的离心力，需要大幅度增加液压缸的输出力。在供油压力不变的情况

下，只能通过增大液压缸活塞面积来提高输出力。液压缸流量需求与活塞面积成正比，活塞

面积越大，所需伺服阀供油流量越大，而伺服阀的频响特性与流量特性成负相关，进而导致

系统高频性能越差。

[0008] (2)在离心机转机或者停机过程中模型竖向方向的g值发生变化，如何在离心机不同运行状态动态反馈和调节竖向平衡力也是极为关键。可动质量在远离吊篮的方向上，靠

动态缸的推力运动；在回程方向上，静力缸的夹紧力保证可动质量与动态缸不分离，可动质

量能完全跟随动态缸活塞运动。在离心机转速较低时，可动质量的离心加速度小，不足以提

供返程所需压紧力时，振动台面便会与液压缸分离，无法跟随其振动，运动失效。国内外已

研制的三台水平?竖向振动台中有两台因未采取超重力平衡措施，导致竖向地震动加载难

以实现；另一台采用静力支撑缸和动态激振器联合工作模式，但由于支撑缸动态刚度较大，

导致高频振动过程中超重力动态平衡效果差，地震动模拟控制效果不理想。高频振动过程

中超重力动态平衡技术是超重力竖向地震动模拟的关键技术。

发明内容[0009] 为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供了一种超重力场竖向地震模拟振动台。

[0010] 本发明通过以下技术方案来实现上述目的：[0011] 本发明包括基础底板和安装在基础底板上的振动台面、带预载的竖向电液伺服激振系统、台面导向系统和蓄能器；所述台面导向系统包括套筒底座、台面导向轴、台面导向

轴轴承，振动台面的底部固定设有台面导向轴，台面导向轴通过台面导向轴轴承套装在套

筒底座，套筒底座底部固定于基础底板上。

[0012] 所述蓄能器包括置于振动台面上的向上预紧力蓄能器、向下预紧力蓄能器、动态作动缸回油蓄能器、动态作动缸供油蓄能器。

[0013] 所述带预载的竖向电液伺服激振系统包括分别上下同轴布置的竖向动态伺服作动器、竖向静力预紧作动器，所述竖向动态伺服作动器包含动态作动器套筒，所述竖向静力

预紧作动器包含静力作动器套筒，静力作动器套筒下端固定于振动台面上，动态作动器套

筒下端同轴固定套装在静力作动器套筒上端上，静力作动器套筒和动态作动器套筒内安装

有作动杆，作动杆上端和振动台面底面中心顶接。

[0014] 作动杆外周沿轴向上下设有三个凸缘，三个凸缘从上到下分别为上凸缘、中凸缘和下凸缘，上凸缘外周通过上密封圈密封套装连接于动态作动器套筒的内壁，中凸缘外周

通过上腔密封圈密封套装连接于动态作动器套筒的内壁，下凸缘外周通过下密封圈密封套

装连接于静力作动器套筒的内壁，中凸缘和下凸缘之间的静力作动器套筒设有内凸缘，内

凸缘的内壁和作动杆外周之间通过隔离密封圈密封套装连接；上凸缘和中凸缘之间的作动

杆外周和动态作动器套筒内壁之间具有态上环形腔室，中凸缘和下凸缘之间的作动杆外周

与动态作动器套筒和静力作动器套筒的内壁之间具有中部环形腔室，中部环形腔室被隔离

密封圈分隔为位于上方的动态下环形腔室和位于下方的静力上环形腔室，下凸缘下方的作

动杆外周和静力作动器套筒的内壁之间具有静力下圆形腔室；动态上环形腔室和动态下环

形腔室分别经各自的竖向作动力液压接口通道和动态液压伺服阀连接，动态液压伺服阀连

接到动态作动缸回油蓄能器和动态作动缸供油蓄能器；静力上环形腔室经向下预紧力液压

接口通道和上静力伺服阀连接，上静力伺服阀连接到向下预紧力蓄能器；静力下圆形腔室

经上预紧力液压接口通道和下静力伺服阀连接，下静力伺服阀连接到向上预紧力蓄能器。

[0015] 所述的动态作动器套筒的上端面安装有作动缸上垫。[0016] 通过动态液压伺服阀的控制，调整动态上环形腔室和动态下环形腔室从动态作动缸回油蓄能器和动态作动缸供油蓄能器进油和出油，使得动态上环形腔室和动态下环形腔

室内的油压施加到中凸缘的两侧环形台阶面上，带动作动杆作动；

[0017] 分别通过动态液压伺服阀的控制，调整静力上环形腔室从向下预紧力蓄能器进出油，以及静力下圆形腔室从向上预紧力蓄能器进出油，使得静力上环形腔室和静力下圆形

腔室内的油压施加到下凸缘的两侧环形台阶面上，带动作动杆作动。

[0018] 所述基础底板开设有用于与超重力离心机吊篮底板连接的螺孔，使得基础底板安装在超重力离心机的吊篮中。

[0019] 所述的作动器端部均安装静压支撑轴承。[0020] 向上预紧力蓄能器、向下预紧力蓄能器、动态作动缸回油蓄能器、动态作动缸供油蓄能器置于振动台面周围的振动台面上。

[0021] 所述蓄能器包括三个向上预紧力蓄能器、一个向下预紧力蓄能器、一个动态作动缸回油蓄能器和一个动态作动缸供油蓄能器。

[0022] 所述的超重力竖向振动台用于超重力离心机中沿离心力方向的振动。[0023] 本发明的有益效果在于：[0024] 本发明的装置在超重力环境中采用柔性动态平衡技术实现竖向激振，能在模拟尺度下再现竖向地震作用下的场地与地基响应与灾害效应，为国家防震减灾重大科技任务开

展、重大工程新技术研发和验证提供先进的实验平台和基础条件支撑。

[0025] 本发明通过柔性动态平衡将带预载的竖向电液伺服激振系统分离为静力部分和动态部分，以能够采用最小的作动器和伺服阀进行竖向激振。通过竖向静力预紧作动器平

衡超重力，动态作动缸实现竖向激振，极大降低了超重力方向的振动激励难度，保证离心机

在任何转速下，液压伺服阀都保持在其零位附近，提高了超重力竖向地震动模拟的控制精

度。

[0026] 本发明采用了一种由蓄能器直接供油的向下预紧力下拉方案，在离心机转速较低时，可动质量的离心加速度较小，难以精确平衡可动质量的离心力，采用一种由向下静力预

紧蓄能器11直接向静力下圆形腔室施加油压，以提供向下预紧力，保证离心机在任何转速

下，可动质量的离心力与向上预紧力和向下预紧力达到平衡，从而使动态液压伺服阀都保

持在零位附近。且本发明激振系统和台面导向系统采用对称布置，蓄能器根据重量合理布

置，使重心位于振动台中部，以解决安装振动台后，吊篮整体的偏心问题，避免给离心机转

臂带来附加弯矩。

附图说明[0027] 图1是本发明装置的正面示意图；[0028] 图2是本发明装置的侧面示意图；[0029] 图3是本发明装置的平面示意图；[0030] 图4是本发明装置的台面导向系统示意图；[0031] 图5是本发明装置的带预载的竖向电液伺服激振系统示意图；[0032] 图中：1?基础底板，2?振动台面，3?蓄能器，4?带预载的竖向电液伺服激振系统，5?台面导向系统，6?竖向动态伺服作动器，7?竖向静力预紧作动器，9?作动杆，10?向上预紧力

蓄能器，11?向下预紧力蓄能器，12?动态作动缸回油蓄能器，13?动态作动缸供油蓄能器，

14?台面导向轴，15?台面导向轴轴承，16?导向轴下垫，17?动态液压伺服阀，18?竖向作动力

液压接口通道，19?上密封圈，20?上腔密封圈，21?隔离密封圈，22?下密封圈，23?下静力伺

服阀，24?上凸缘，25?中凸缘，26?下凸缘，27?向下预紧力液压接口通道，28?向上预紧力液

压接口通道，29?作动缸上垫，30?上静力伺服阀，31?动力环形腔室，32?静力上环形腔室，?

33静力下圆形腔室。

具体实施方式[0033] 下面结合附图和具体实施对本发明作进一步说明。[0034] 如图1和图2所示，具体实施的结构包括基础底板和安装在基础底板上的振动台面、带预载的竖向电液伺服激振系统、台面导向系统和蓄能器；振动台面顶面为平面，振动

台面用于连接试验件与激振系统，其功能主要是将振动台的激振力可靠地传递给试验件，

同时要适合多种不同试验件的安装和固定。具体实施中，基础底板开设有用于与超重力离

心机吊篮底板连接的螺孔，使得基础底板安装在超重力离心机的吊篮中。

[0035] 如图4所示，台面导向系统安装于基础底板与振动台面之间并与基础底板与振动台面固定连接，主要作用为平衡台面和方向导向。台面导向系统包括套筒底座、台面导向

轴、台面导向轴轴承和导向轴下垫，振动台面的底部四角固定设有竖直布置的台面导向轴，

台面导向轴通过台面导向轴轴承套装在套筒底座，套筒底座底部固定于基础底板上，台面

导向轴轴承和套筒底座内底部之间连接有导向轴下垫进行支撑。

[0036] 激振系统和台面导向系统采用对称布置，蓄能器根据重量合理布置，使重心位于振动台中部，以解决安装振动台后，吊篮整体的偏心问题，避免给离心机转臂带来附加弯

矩。

[0037] 作为优选，振动台面采用高强度合金焊接结构，通过优化台面的肋板布局及联接部位的局部刚度等手段提高台面的静刚度，达到台面轻量化高刚度的目的，以减轻作动器

的负载同时能够承受大负载力。

[0038] 如图3所示，蓄能器包括置于振动台面上的向上预紧力蓄能器、向下预紧力蓄能器、动态作动缸回油蓄能器、动态作动缸供油蓄能器；

[0039] 向上预紧力蓄能器、向下预紧力蓄能器、动态作动缸回油蓄能器、动态作动缸供油蓄能器置于振动台面周围的振动台面上。

[0040] 蓄能器具体实施包括三个向上预紧力蓄能器、一个向下预紧力蓄能器、一个动态作动缸回油蓄能器和一个动态作动缸供油蓄能器。

[0041] 如图5所示，带预载的竖向电液伺服激振系统包括分别上下同轴布置的竖向动态伺服作动器、竖向静力预紧作动器，两作动器共用一套刚体和作动杆；竖向动态伺服作动器

包含动态作动器套筒，竖向静力预紧作动器包含静力作动器套筒，静力作动器套筒下端固

定于振动台面上，动态作动器套筒下端同轴固定套装在静力作动器套筒上端上，静力作动

器套筒和动态作动器套筒内安装有作动杆，作动器端部均安装静压支撑轴承，作动杆上部

套装在动态作动器套筒内，作动杆下部套装在静力作动器套筒内，作动杆上端和振动台面

底面中心顶接；

[0042] 作动杆外周沿轴向上下设有间隔布置的三个凸缘，三个凸缘从上到下分别为上凸缘、中凸缘和下凸缘，上凸缘外周通过上密封圈密封套装连接于动态作动器套筒的内壁，中

凸缘外周通过上腔密封圈密封套装连接于动态作动器套筒的内壁，下凸缘外周通过下密封

圈密封套装连接于静力作动器套筒的内壁，中凸缘和下凸缘之间的静力作动器套筒设有内

凸缘，内凸缘的内壁和作动杆外周之间通过隔离密封圈密封套装连接；上凸缘和中凸缘之

间的作动杆外周和动态作动器套筒内壁之间具有环形间隙形成动态上环形腔室，中凸缘和

下凸缘之间的作动杆外周与动态作动器套筒和静力作动器套筒的内壁之间具有环形间隙

形成中部环形腔室，中部环形腔室被柔性的隔离密封圈分隔为位于上方的动态下环形腔室

和位于下方的静力上环形腔室，下凸缘下方的作动杆外周和静力作动器套筒的内壁之间具

有环形间隙形成静力下圆形腔室；动态上环形腔室和动态下环形腔室分别经开设在动态作

动器套筒内部的各自的竖向作动力液压接口通道和动态液压伺服阀连接，动态液压伺服阀

连接到动态作动缸回油蓄能器和动态作动缸供油蓄能器；静力上环形腔室经开设在静力作

动器套筒内部的向下预紧力液压接口通道和上静力伺服阀连接，上静力伺服阀连接到向下

预紧力蓄能器；静力下圆形腔室经开设在静力作动器套筒内部的上预紧力液压接口通道和

下静力伺服阀连接，下静力伺服阀连接到向上预紧力蓄能器。

[0043] 竖向动态伺服作动器用于高频动态作动，竖向静力预紧作动器用于静止大承载作动。

[0044] 动态作动器套筒的上端面安装有作动缸上垫，作动缸上垫用于辅助缓冲承载作动杆上端和振动台面底面之间作用力。

[0045] 具体实施中，上凸缘和下凸缘自身均设置有外凸的凸缘作为活塞环，以增加作动杆的有效活塞面积。

[0046] 竖向静力预紧作动器的油是由蓄能器提供的，向下预紧力液压接口通道和向上预紧力液压接口通道通过外部的伺服阀用软管分别与向上预紧力蓄能器和向下预紧力蓄能

器连接。竖向做动力液压接口通道通过动态液压伺服阀用软管与动态作动缸回油蓄能器及

动态作动缸供油蓄能器连接，动态液压伺服阀通过控制流向作动器的流量来控制竖向动态

作动缸的运动。

[0047] 竖向静力预紧作动器的液压供油连接多个大容量的向上预紧力蓄能器，向上预紧力蓄能器的容量均大于向下预紧力蓄能器、动态作动缸回油蓄能器、动态作动缸供油蓄能

器的容量，以允许作动杆动态移动时以最小的压力损失实现自由流动。

[0048] 竖向静力预紧作动器和蓄能器之间由一个伺服阀来调节静态压力。在离心机加速过程中，控制程序从转速计中采集离心加速度，并以此计算出相应的控制电压，通过数模转

换模块发送给伺服阀，对静态缸进行压力的控制，以控制该缸的输出力。

[0049] 动杆双向上下振动的动力是由凸缘上下两侧的环形台阶面的压力差产生的。伺服阀通过控制流向作动器的流量来控制竖向动态作动缸的运动。

[0050] 动态液压伺服阀为配流调节阀。通过动态液压伺服阀的控制，统一调整动态上环形腔室和动态下环形腔室从动态作动缸回油蓄能器和动态作动缸供油蓄能器进油和出油，

使得动态上环形腔室和动态下环形腔室内的油压施加到中凸缘的两侧环形台阶面上，带动

作动杆作动；

[0051] 分别通过动态液压伺服阀的控制，调整静力上环形腔室从向下预紧力蓄能器进出油，以及静力下圆形腔室从向上预紧力蓄能器进出油，使得静力上环形腔室和静力下圆形

腔室内的油压施加到下凸缘的两侧环形台阶面上，带动作动杆作动。

[0052] 具体地，若动态上环形腔室的油压大于动态下环形腔室内的油压，经中凸缘的两侧环形台阶面传递带动中凸缘向下移动，反之则带动中凸缘向上移动。

[0053] 若静力上环形腔室的油压大于静力下圆形腔室内的油压，经下凸缘的两侧环形台阶面传递带动下凸缘向下移动，反之则带动下凸缘向上移动。

[0054] 综合中凸缘和下凸缘台阶上的作用油压，带动作动杆整体向上或者向下作用，实现了超重力下的振动作动平衡，提高了稳定性，防止失效。

[0055] 本发明超重力场竖向振动台的激振方法具体如下：[0056] 分离静态预压和动态驱动系统，在超重力离心机运转前，通过下静力伺服阀23的控制带动竖向静力预紧作动器的向上预紧力液压接口通道向静力下圆形腔室施加恒定油

压，产生向上预紧力而向上顶起振动台面并维持，相对应地，通过上静力伺服阀30经向下预

紧力液压接口通道27向静力上环形腔室施加对应油压产生向下预紧力，进而对振动台面施

加向下压的作用力以保持平衡。

[0057] 在静力预压下实现动态系统，当超重力离心机开始运转后，随着离心加速度的不断提升，振动台面的超重力逐渐增大，向下预紧力逐渐减少，向上预紧力随作用在可动质量

上的离心力成比例地增加，由于提供向上预紧力的作用杆面积和蓄能器容量均较大，其精

度受到影响，尤其在离心机转速较低时，可动质量的离心加速度较小，难以精确平衡可动质

量的离心力，采用一种由向下静力预紧蓄能器11直接向静力下圆形腔室施加油压，以提供

向下预紧力，保证离心机在任何转速下，可动质量的离心力与向上预紧力和向下预紧力达

到平衡，从而使动态液压伺服阀都保持在零位附近。

[0058] 当超重力离心机达到目标转速后，动态作动缸回油蓄能器12和动态作动缸供油蓄能器13在动态液压伺服阀17的控制下，通过竖向做动力液压接口通道18向动力环形腔室施

加动态油压，以产生竖向激振，实现地震动模拟。由于竖向动态伺服作动器的活塞位移最大

一般仅有5mm，而向上预紧力液压接口通道是由大直径油管连接大容量的蓄能器，静力环形

腔室的油压波动很小，竖向静力预紧作动器提供的力基本保持不变。

[0059] 这样分离静态预紧力和动态驱动系统，竖向动态伺服作动器无需平衡可动质量的离心力，从而动态液压伺服阀的流量较小，保证了伺服阀的频响特性，能够实现高频激振。

[0060] 因此，这样在超重力情况下工作，本发明能极大降低超重力方向的振动加载难度，提高和保障了超重力竖向地震动模拟的控制精度。