[實用新型]一種水下多點激勵擬動力試驗系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420139016.6
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN203732232U
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董滿生;王利娜;林志;蔣樹屏;李科;徐忠江;唐飛;逄煥平;侯超群;孫志彬
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué);招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司
• 主分類號: G01M7/06
• 分類號: G01M7/06
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種擬動力實驗系統(tǒng)，更具體地說是涉及一種水下模擬長細(xì)結(jié)構(gòu)在地震作用下結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)的試驗系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近些年來，海洋資源的開采活動日益頻繁,海底輸油、氣管道的數(shù)量以驚人的速度增加,海底油氣管道的建設(shè)蓬勃發(fā)展。同時人們也將對于海洋的利用拓展到交通領(lǐng)域，水中懸浮隧道的研究開始步入人們的視野。

與跨越江河湖海的其他交通方式相比，水中懸浮隧道有其獨有的優(yōu)勢，例如運營期間不影響水路航運；能保護(hù)原有水域自然風(fēng)光；不受惡劣氣候的影響，保證交通全天候正常通行等。但是，外海地震頻繁，尤其是近些年來世界各地地震海嘯的頻頻發(fā)生，給人類帶來了極大的災(zāi)難，也逐漸引起了人們對海洋地震動力的關(guān)注和研究。外海地震所引起的地殼變化對于埋設(shè)在海床以下或裸露于海床表面的管線，潛在的危險性非常大。因此，研究水下長細(xì)結(jié)構(gòu)在地震作用下的動力反應(yīng)對于海洋工程建設(shè)具有非常重要的意義。

由于地震機制和結(jié)構(gòu)抗震性能的復(fù)雜性以及理論的局限性，僅從理論上分析還不能完全揭示結(jié)構(gòu)在地震作用下的反應(yīng)過程和破壞機理，特別是對大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)、超出抗震設(shè)計規(guī)范規(guī)定的結(jié)構(gòu)和新型結(jié)構(gòu)體系，實施前必須進(jìn)行抗震實驗研究。目前國內(nèi)外陸地上模擬地震試驗設(shè)備發(fā)展已相對比較成熟，現(xiàn)有的模擬地震平臺、模擬地震屋等，多點地震輸入采用一致的激勵方式，在機械結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)水平方向篩動，垂直方向升降和震動，以模擬地震橫波、縱波和震動效果，造價多達(dá)幾千萬。而對于水下長細(xì)結(jié)構(gòu)在地震作用下的動力反應(yīng)通常是采用理論方法進(jìn)行研究，雖然目前已有極少數(shù)的高校建設(shè)有水下振動臺，但只能實現(xiàn)同步一致地震輸入，不能實現(xiàn)多點多維地震輸入，同時由于臺面幾何尺寸和激勵功能的限制，也只能進(jìn)行縮尺的較短模型結(jié)構(gòu)實驗，而且造價昂貴。

水中長細(xì)結(jié)構(gòu)跨度大，錨固點之間距離相對較大，地震輸入呈現(xiàn)多點多維的特征。考慮空間效應(yīng)的多點地震輸入不同錨索處地震波呈現(xiàn)相位差異，且長細(xì)結(jié)構(gòu)跨度相對空間較大，振動臺實驗?zāi)M難度非常大，目前國內(nèi)尚未見能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能的試驗設(shè)備。

實用新型內(nèi)容

本實用新型是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種水下多點激勵擬動力試驗系統(tǒng)，既能滿足大型結(jié)構(gòu)模型尺寸方面的要求，又能夠再現(xiàn)地震動和結(jié)構(gòu)反應(yīng)，為研究水下長細(xì)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)機制和抗震設(shè)計提供一個強有力的手段。

本實用新型為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

本實用新型水下多點激勵擬動力試驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點是：設(shè)置由支座支承的盛有水體的透明水箱，水箱底板為平面結(jié)構(gòu)；在水箱中設(shè)置懸浮在水體中的水中懸浮隧道模型；在所述水中懸浮隧道模型的下方呈水平設(shè)置激勵機構(gòu)，并用錨索連接所述激勵機構(gòu)與水中懸浮隧道模型；多組激勵機構(gòu)沿縱向間隔設(shè)置，錨索在各組激勵機構(gòu)與水中懸浮隧道模型上各激勵點之間一一對應(yīng)相連接，形成多點激勵機構(gòu)；設(shè)置驅(qū)動機構(gòu)，用于驅(qū)動所述激勵機構(gòu)在橫向、縱向和豎直方上的直線往復(fù)運動；所述縱向是指與所述水中懸浮隧道模型的軸線平行的方向。

本實用新型水下多點激勵擬動力試驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點也在于：

所述激勵機構(gòu)為三層激勵板，分別是在底部以彈簧支撐的下激勵板、以配合設(shè)置的縱向滑軌和縱向滑塊支撐在下激勵板頂面上的中激勵板，以及以配合設(shè)置的橫向滑軌和橫向滑塊支撐在中激勵板頂面上的上激勵板；所述錨索定位連接在上激勵板上；所述驅(qū)動機構(gòu)對應(yīng)于三層激勵板獨立設(shè)置各作動器，分別是用于驅(qū)動上激勵板橫向直線往復(fù)運動的橫向作動器、用于驅(qū)動中激勵板縱向直線往復(fù)運動的縱向作動器，以及用于驅(qū)動下激勵板豎向往復(fù)運動的豎向作動器。

在水箱底板上開設(shè)有窗口，上激勵板置于所述水箱底板的窗口中，所述上激勵板的周邊與窗口的周邊通過柔性聚合物連接件封閉連接；所述柔性聚合物連接件設(shè)置為波浪形，以使上激勵板在窗口位置上具有橫向、縱向和豎向的直線往復(fù)運動裕量；所述中激勵板和下激勵板，以及各作動器均處在水箱外部。

本實用新型水下多點激勵擬動力試驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點還在于：

所述縱向滑軌的橫斷面結(jié)構(gòu)為：“T”形滑軌在兩側(cè)對稱為以矩形邊向內(nèi)盤旋；所述縱向滑塊以相應(yīng)的形狀與縱向滑軌形成套疊；

所述橫向滑軌的橫斷面結(jié)構(gòu)為：“T”形滑軌在兩側(cè)對稱為以矩形邊向內(nèi)盤旋；所述橫向滑塊以相應(yīng)的形成與橫向滑軌形成套疊。

更進(jìn)一步地：

所述激勵機構(gòu)共有四組，從左往右依次為第一激勵機構(gòu)、第二激勵機構(gòu)、第三激勵機構(gòu)和第四激勵機構(gòu)，所述第一激勵機構(gòu)、第二激勵機構(gòu)的縱向作動器位于水箱左端，所述第三激勵機構(gòu)和第四激勵機構(gòu)的縱向作動器位于水箱右端；