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土-结构相互作用模拟系统技术参数
土-结构相互作用模拟系统技术参数
高校、研究机构或者工程检测单位
主要关注的是结构物与周围土体之间的力学行为，比如桩基、地下结构、挡土墙等。所以需要包括土箱系统、边界条件模拟、加载系统、传感器布置、数据采集等方面。用户希望了解如何模拟不同土质、如何控制边界条件以减少反射波的影响，以及如何集成加载和测量系统来准确捕捉相互作用。
不仅需要硬件，还需要软件控制、数据采集和分析的能力。例如，是否支持多物理场同步测量，比如孔隙水压力、土压力、位移等。此外，动态加载能力可能也很重要，尤其是模拟地震或交通荷载下的相互作用。
关键部分：土箱的设计（尺寸、材料、可调节边界）、加载系统（静力和动态加载能力）、传感器类型和精度、数据采集系统的通道数和采样率，以及可能的扩展功能，比如离心机集成或数值模拟接口。同时，安全标准和环境要求也是必须的，比如抗震设计、温湿度控制等。
应用场景：比如桩基测试、地下结构抗震分析等。
本系统专为研究土体与结构（如桩基、地下连续墙、隧道衬砌、挡土墙等）的相互作用机制设计，支持静力、拟静力、循环加载及动态激振试验，可模拟土体约束、分层填筑、地下水渗流等复杂工况，满足科研与工程测试需求。
| 参数项 | 技术指标 |
|---|---|
| 模型箱尺寸 | 3m（长）×2m（宽）×2.5m（高），可定制超大尺寸（如10m×5m×4m） |
| 结构材料 | 高刚度钢化玻璃侧壁（厚度≥20mm）或可拆卸式钢板箱体，底部刚性基座 |
| 边界条件模拟 | - 侧向柔性边界（气囊或橡胶膜） - 刚性边界（滑动/固定约束） - 透明可视化窗口（观测土体变形） |
| 分层填筑控制 | 自动土体铺设装置，精度±10mm（分层厚度），支持砂土、黏土、碎石等材料 |
| 渗流模拟 | 可选配底部/侧向水压控制系统，流量范围0-100 L/min，水压精度±1 kPa |
| 参数项 | 技术指标 |
|---|---|
| 加载类型 | 静力加载（竖向/水平）、循环荷载（频率0.01-5Hz）、地震波输入（时程曲线） |
| 最大加载能力 | 竖向：±2000 kN；水平：±1000 kN（可扩展多向复合加载） |
| 作动器行程 | ±200 mm（适应土体大变形） |
| 控制模式 | 力控、位移控、应变控，支持自定义荷载谱（正弦波、随机波、地震波） |
| 界面剪切模拟 | 土-结构接触面摩擦力测量模块，分辨率≤0.1 kN/m² |
| 参数项 | 技术指标 |
|---|---|
| 土压力传感器 | 微型土压计（量程0-500 kPa，精度±0.1% FS），埋入式/表面式布置 |
| 孔隙水压传感器 | 高频响应渗压计（量程0-200 kPa，精度±0.5% FS） |
| 位移测量 | - LVDT位移计（量程±100 mm，精度±0.01 mm） - 非接触式DIC系统（全场应变测量，精度≤0.005%） |
| 土体密度监测 | 实时γ射线密度仪或电容式传感器（密度范围1.2-2.5 g/cm³，误差≤1%） |
| 参数项 | 技术指标 |
|---|---|
| 采集通道 | 64通道同步采集（可扩展至256通道），支持应变、力、位移、压力、加速度等信号 |
| 采样频率 | 静态试验：1-100 Hz；动态试验：最高10 kHz |
| 软件功能 | - 实时显示土-结构荷载传递曲线、土体应力分布云图 - 集成数值模拟接口（如FLAC3D、ABAQUS） - 自动生成试验报告 |
| 同步控制 | 多作动器协调加载，相位误差动态试验 |
离心机耦合试验：支持与土工离心机联用（比例模型1:50~1:100），模拟高重力场下土-结构行为。
地震模拟振动台集成：输入真实地震波（如El-Centro波、Taft波），模拟地震动传播与土体液化效应。
温控与冻融循环：可选配低温箱（-30℃~室温），研究冻土-结构相互作用。
安全防护：防土体溅射护罩、紧急停机按钮、过载自动泄压阀。
标准兼容：符合ASTM D7380（土-结构界面试验）、ISO 23469（地震土-结构分析）等标准。
抗震设计：系统基础隔振，抗振频率≥5 Hz，避免外部振动干扰。
| 参数项 | 技术指标 |
|---|---|
| 占地面积 | 标准配置≥8m×6m（含操作空间） |
| 电源 | 380V三相交流，50Hz，功率≥30 kW（含液压泵站、温控系统） |
| 环境温湿度 | 10~35℃，湿度≤70% RH（避免土体含水率波动） |
| 地面承重 | ≥5 t/m²，水平度误差≤2 mm/m |
桩基承载特性：模拟不同土质中桩基竖向抗压/抗拔、水平循环荷载响应
地下结构抗震：隧道衬砌在地震波作用下的土体-结构动力相互作用
挡土墙稳定性：分层填筑下墙背土压力分布与位移监测
土体液化分析：饱和砂土中结构物地震液化失效机制
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