技术特征：
1.一种可用于模拟冻土场地条件下工程结构基础地震反应的试验系统，包括激振系统、液压动力系统、单自由度振动台台面系统、环境制冷系统、温度监控系统及响应数据采集系统六大部分，其特征是：所述的激振系统由反力墙（1）、激振器水平固定支座（2）、激振器后固定支架（3）、激振器液压油缸（4）、激振器前固定支架（5）、激振器作动杆（6）、连接卡口装置（7）组成；激振器液压油缸（4）后方的水平固定支座（2）通过高强螺栓固定于反力墙（1）上；后固定支架（3）和前固定支架(5)通过锚固螺栓固定于地面，激振器液压油缸（4）的前后两端则通过螺栓和后固定支架（3）以及前固定支架（5）连接固定在一起；激振器液压油缸（4）连接激振器作动杆（6），激振器作动杆（6）一端设有连接卡口装置（7）；所述的液压动力系统由伺服控制系统（8）、油压输送系统（9）和电脑控制系统(10)组成；伺服控制系统（8）和油压输送系统（9）以及激振器液压油缸（4）通过油管互相连接，且均与电脑控制系统（10）相连；电脑控制系统（10）通过控制油压输送系统（9）为激振器液压油缸（4）提供油压；液压伺服系统（8）则通过控制油压阀门来实现激振器液压油缸（4）的运行，同时通过传感器的实时监测将激振系统的运行情况反馈到电脑控制系统（10），由电脑控制系统（10）对激振器液压油缸（4）的实际状态与所需状态进行对比，继而对液压伺服系统（8）发出指令以进行进一步的调节控制；所述的单自由度振动台台面系统由水平滑动轨道（11）、横向固定支座（12）、滑动滚轮组（13）、钢制托底（14）、振动台台面（15）组成；水平滑动轨道（11）两侧焊接的横向固定支座（12）通过锚固螺栓固定于地面，以实现滑动轨道的固定；滑动滚轮组（13）顶部的钢制托底与振动台台面（15）锚固连接，同时滑动滚轮组（13）精确安置于水平滑动轨道（11）上；激振器作动杆（6）一端的连接卡口装置（7）通过锚固螺栓与振动台台面（15）连接，使得振动台台面（15）能在激振器的作用下往复振动；所述的环境制冷系统由制冷模型箱（16）、铜制冷却管（17）、转换接口（18）、耐低温导管（19）、保温棉（20）、制冷循环机（21）、冷却液（22）组成；制冷模型箱（16）底板和振动台台面（15）通过锚固螺栓固定连接，制冷试验箱（16）内壁布置一定厚度的保温棉（20）；在制冷模型箱（16）中装填土体，土体与侧壁接触部位盘绕铜制冷却管（17），铜制冷却管（17）两端伸出土面，其中一端通过转换接口（18）和耐低温导管（19）与制冷循环机（21）出液口连接，另一端通过转换接口（18）和耐低温导管（19）与制冷循环机（21）进液口连接；冷却液（22）通过制冷循环机（21）出液口进入耐低温导管（19），再通过转换接口（18）进入铜制冷却管（17），最后冷却液（22）通过铜制冷却管（17）的出液端，经过另一条耐低温导管（19）导入制冷循环机（21）的进液口，完成一个循环；通过冷却液（22）的循环带走土体中的热量，从而达到土体降温和冻结的目的；所述的温度监控系统由温控器（23）、温度传感器（24）、温度巡检仪（25）组成；温度传感器（24）的探头端沿竖向深度埋置于土体中，其另一端与温度巡检仪（25）相连，通过对温度传感器（24）的实时监测以实现土体温度的监测；再通过温控器（23）及时调节冷却液（22）的温度，使得土体温度达到目标阈值；所述的响应数据采集系统由应变片（25）、土压力传感器（26）、加速度传感器（27）、 传感器引线（28）、数据采集终端（29）组成；一部分加速度传感器（27）埋置于土体中，应变片（25）布置在安装有配重箱(31)的测试模型（30）侧面，土压力传感器（26）和另一部分加速度传感器（27）固定于测试模型（30）基础侧面，各类传感器引线（28）引出制冷模型箱（16）后与数据采集终端（29）相连，实现数据的自动化采集和存储。2.根据权利要求1所述的一种可用于模拟冻土场地条件下工程结构基础地震反应的试
验系统，其特征是振动台台面（15）通过连接于其底部的滑动滚轮组（13）在水平滑动轨道（11）上实现单一自由度的往复滑动，同时振动台台面（15）通过连接卡口装置（7）与激振器作动杆（6）相连，使得振动台台面（15）能够在激振器的作用下模拟地震动作用。3.根据权利要求1所述的一种可用于模拟冻土场地条件下工程结构基础地震反应的试验系统，其特征是通过埋置于制冷模型箱（16）中的铜制冷却管（17）来实现冷却液（22）的循环，以实现土体的降温和冻结，同时通过温度巡检仪（25）和温度传感器（24）对土体中温度进行实时监测，继而通过温控器（23）及时调节冷却液（22）的温度，使得土体温度达到目标阈值。4.根据权利要求1所述的一种可用于模拟冻土场地条件下工程结构基础地震反应的试验系统，其特征是制冷模型箱（16）内壁需要布置保温棉（20）以起到土体保温和降低边界效应的作用。
技术总结
本发明是一种可用于模拟冻土场地条件下工程结构基础地震反应的试验系统，包括激振系统、液压动力系统、单自由度振动台台面系统、环境制冷系统、温度监控系统及响应数据采集系统六大部分。其特征是：1、本发明通过制冷模型箱与振动台台面的结合，可以在单一自由度上开展冻土场地条件下工程结构基础的振动机理试验研究。2、本发明通过在制冷模型箱中内置铜制冷却管和外接制冷循环机来实现冷却液的循环，结合温度监测系统对土体温度的实时监测来调节冷却液的温度，从而使土体温度达到目标阈值，能够有效模拟冻土场地条件下。3、本发明所采用的制冷模型箱尺寸适宜，兼顾考虑了模型箱的尺寸效应和土体冻结周期，其内壁铺设了保温材料，在增益箱内土体降温效果的同时，可以在试验过程中有效地吸收应力波，从而减小模型箱的边界效应。边界效应。边界效应。
技术研发人员：张熙胤 管嘉达 陈兴冲 丁明波 于生生 王万平
受保护的技术使用者：兰州交通大学
技术研发日：2022.02.10
技术公布日：2022/7/14