[實用新型]一種模擬地震、波浪、海流聯(lián)合作用的大型模擬試驗系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420339110.6
• 申請日: 2014-06-24
• 公開（公告）號: CN203908794U
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱彤;周晶;李木國;孔憲京;李昕;馮新
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 大連星海專利事務(wù)所 21208
• 代理人: 花向陽

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種模擬地震、波浪、海流聯(lián)合作用的大型模擬試驗系統(tǒng)，屬于海洋結(jié)構(gòu)動力實驗技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

海上采油鉆井平臺、人工島、港口、核電站等大型建筑物結(jié)構(gòu)受到的主要荷載是海浪、潮流、地震、海冰以及強風(fēng)暴等自然災(zāi)害。特別當(dāng)上述災(zāi)害中的幾種同時出現(xiàn)時，對大型結(jié)構(gòu)的安全威脅更大，造成的災(zāi)害也更加嚴(yán)重；由于波浪、潮流、地震的復(fù)雜性，目前為止對上述結(jié)構(gòu)的試驗研究分別限制在水動力學(xué)試驗即僅僅研究波、流對于水中結(jié)構(gòu)的影響以及在普通試驗臺上進行抗震試驗研究以解決大型結(jié)構(gòu)在地震作用下的破壞現(xiàn)象以及機理的模擬等單項研究狀態(tài)。顯然，以上幾種試驗方法存在以下問題：

1、水中結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下不僅承受地震慣性力，而且在結(jié)構(gòu)與水體的接觸表面還有動水壓力等附加荷載，傳統(tǒng)的地震模擬設(shè)備不能解決地震時流固耦合的模擬問題。

2、無論是單獨的水動力學(xué)試驗還是地震模擬試驗都不能解決海浪、潮流、地震等荷載對于結(jié)構(gòu)的聯(lián)合作用模擬問題，

3、在我國渤海灣周邊，無論勝利、大港還是遼河油田，其海上鉆井平臺在冬季都有可能受到海冰的威脅，之前的試驗手段中更缺少能實現(xiàn)波浪、潮流、地震以及海冰聯(lián)合作用的模擬試驗設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有試驗手段和技術(shù)中存在的問題，本實用新型提出一種模擬地震、波浪、海流聯(lián)合作用的大型模擬試驗系統(tǒng)。該模擬試驗系統(tǒng)應(yīng)能模擬海洋結(jié)構(gòu)在各種荷載聯(lián)合作用下的不同輸入激勵試驗工況，地震、波浪、海流的試驗?zāi)M均為全數(shù)字控制，控制精度高、試驗功能多樣。

本實用新型為解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：一種模擬地震、波浪、海流聯(lián)合作用的大型模擬試驗系統(tǒng)，它包括試驗波流水槽、吸收式造波機裝置、試驗水循環(huán)裝置和可調(diào)速滑車平臺，它還包括地震模擬裝置、雙向流模擬裝置和隔水密封裝置；所述試驗波流水槽的首端下方設(shè)有首端均流箱，尾端下方設(shè)有尾端均流箱，在試驗波流水槽上橫跨一個可調(diào)速滑車平臺，在試驗波流水槽底部的中心位置設(shè)有地坑；所述地震模擬裝置設(shè)置在地坑中，地震模擬裝置的振動臺體的上平面與試驗波流水槽的底平面保持平齊，在振動臺體上平面的周邊與試驗波流水槽的底平面之間設(shè)有所述隔水密封裝置，位于地坑底部的集水坑中設(shè)有排水泵；所述吸收式造波機裝置設(shè)置在試驗波流水槽內(nèi)的首端，在試驗波流水槽內(nèi)的首端和兩側(cè)設(shè)有直立式消能吸收網(wǎng)，尾端設(shè)有傾斜式消能吸收網(wǎng)；所述雙向流模擬裝置設(shè)置在試驗波流水槽首端的一側(cè)，雙向流模擬裝置的造流泵通過管道與首端均流箱和尾端均流箱連接；所述試驗水循環(huán)裝置設(shè)置在試驗波流水槽尾端的一側(cè)，位于循環(huán)水池中的潛流泵通過管道與試驗波流水槽連接。

所述地震模擬裝置采用液壓驅(qū)動，控制電信號由三級伺服閥轉(zhuǎn)換放大成液壓信號，并控制振動臺體側(cè)面的水平作動器以及振動臺體下方的豎向作動器振動，振動臺體的下方正中位置設(shè)有一個靜壓支撐氣囊，兩側(cè)設(shè)有側(cè)向滑動支撐，在地坑內(nèi)配有緩沖液壓裝置油壓沖擊的蓄能器。

所述吸收式造波機裝置采用伺服電機通過滾珠絲杠在直線導(dǎo)軌上驅(qū)動造波推板。

所述雙向流模擬裝置的造流泵采用兩個軟接頭通過管道分別與首端均流箱和尾端均流箱連接，在首端均流箱的上方設(shè)有與試驗波流水槽連通的首端出流口和首端攔污柵,?在尾端均流箱的上方設(shè)有與試驗波流水槽連通的尾端出流口和尾端攔污柵。

所述隔水密封裝置把上層密封圈和下層密封圈疊加成雙層環(huán)形密封結(jié)構(gòu)，采用密封圈壓板和密封螺絲把雙層環(huán)形密封結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)邊固定在振動臺體的上周邊上，雙層環(huán)形密封結(jié)構(gòu)的外環(huán)邊固定在試驗波流水槽的底面上。

本實用新型的有益效果是：這種模擬地震、波浪、海流聯(lián)合作用的大型模擬試驗系統(tǒng)包括試驗波流水槽、吸收式造波機裝置、試驗水循環(huán)裝置、可調(diào)速滑車平臺、地震模擬裝置、雙向流模擬裝置和隔水密封裝置。地震模擬裝置的振動臺體的上平面與試驗波流水槽的底平面保持平齊，在振動臺體上平面的周邊與試驗波流水槽的底平面之間設(shè)有所述隔水密封裝置，吸收式造波機裝置設(shè)置在試驗波流水槽內(nèi)的首端，雙向流模擬裝置的造流泵通過管道與首端均流箱和尾端均流箱連接。該系統(tǒng)試驗?zāi)M功能齊全，可以模擬出海洋結(jié)構(gòu)在各種荷載聯(lián)合作用下的不同輸入激勵試驗工況，地震、波浪、海流的試驗?zāi)M均為全數(shù)字控制，控制精度高、試驗功能多樣。

附圖說明

圖1是一種模擬地震、波浪、海流聯(lián)合作用的大型模擬試驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖2是圖1的C-C剖視圖。

圖3是圖1的A-A剖視圖。

圖4是圖1中B-B剖視圖。

圖5是圖1中造流結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)俯視圖。