[發明專利]模擬海流載荷下管土動力相互作用的加載系統

有效

• 申請號: 201510087484.2
• 申請日: 2015-02-25
• 公開（公告）號: CN104729843B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 汪寧;高福平;胡存
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01N3/36
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙)11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種模擬海流載荷下管土動力相互作用的加載系統，其特征在于，包括：

循環載荷加載裝置，用于向置于床面上的管道兩端的中心軸施加循環載荷，包括：

傳動裝置，將電機輸入的勻速轉動轉換為模擬正弦的往復轉動；輸入端與電機主軸連接，輸出端與位移載荷轉化裝置連接；

所述位移載荷轉化裝置，將上述往復轉動轉化為指定常荷載與模擬正弦荷載疊加的循環荷載；包括線筒、加載彈簧以及第一配重塊；所述線筒中心軸與所述傳動裝置輸出端連接；所述第一配重塊通過繩索繞設在線筒上；所述加載彈簧一端通過繩索繞設在所述線筒上，另一端連接在所述管道中心軸上；

位移修正裝置，用于根據所述管道的位移調整繩索的長度，使得循環載荷不因多周期的累積管道位移而發生衰減；包括單向軸承，所述線筒包括所述線筒中心軸和套設于所述線筒中心軸上的外筒，所述單向軸承設置在所述線筒中心軸與外筒之間；

測量裝置，用于實時測量所述管道所受加載力變化、沿床面的水平位移、垂直床面方向的嵌入深度以及所述管道鄰近土體在循環載荷下的孔壓變化；包括用于測量施加在所述管道上循環載荷拉力的拉力傳感器、用于測量所述管道沿床面水平位移的激光位移傳感器、用于測量所述管道垂直床面方向嵌入深度的激光位移傳感器、用于測量所述管道鄰近土體在循環載荷下孔壓變化的孔壓傳感器和用于對上述傳感器的工作進行同步觸發和采集傳輸的多通道數據同步采集系統。

2.根據權利要求1所述的模擬海流載荷下管土動力相互作用的加載系統，其特征在于：

所述傳動裝置包括第一傳動裝置和第二傳動裝置，其中，所述第一傳動裝置將輸入的勻速轉動轉換為往復平動；第二傳動裝置將輸入的往復平動轉換為往復轉動。

3.根據權利要求2所述的模擬海流載荷下管土動力相互作用的加載系統，其特征在于：

所述第一傳動裝置包括曲柄盤、連桿和滑塊；

所述曲柄盤中心與所述電機主軸固定連接；

所述曲柄盤上設置有至少一個軸孔；

所述連桿一端與所述第二傳動裝置輸入端鉸接，另一端與所述軸孔鉸接；

所述滑塊固定在所述第二傳動裝置輸入端；

在固定于土槽的機架上設有水平直線導軌，所述滑塊能在所述水平直線導軌上滑動。

4.根據權利要求3所述的模擬海流載荷下管土動力相互作用的加載系統，其特征在于：

所述第二傳動裝置包括齒條和齒輪；

所述齒條一端與所述連桿一端連接，所述齒條與所述齒輪嚙合；

所述齒輪的中心軸與所述線筒中心軸傳動連接或固定連接；

所述滑塊底部具有與所述水平直線導軌配合的滑槽，所述滑塊頂部與所述齒條底部連接。

5.根據權利要求4所述的模擬海流載荷下管土動力相互作用的加載系統，其特征在于：

連接在所述管道的中心軸與加載彈簧之間的繩索纏繞在至少一個定滑輪上。

6.根據權利要求1-5任一所述的模擬海流載荷下管土動力相互作用的加載系統，其特征在于：

該加載系統還包括：

常量載荷加載裝置，用于向所述管道兩端的中心軸施加常量載荷。

7.根據權利要求6所述的模擬海流載荷下管土動力相互作用的加載系統，其特征在于：

所述常量載荷加載裝置包括第二配重塊和至少一個定滑輪，所述第二配重塊通過纏繞在所述定滑輪上的繩索連接在所述管道的中心軸上。

8.根據權利要求7所述的模擬海流載荷下管土動力相互作用的加載系統，其特征在于：

所述加載系統還包括約束裝置，用于限定所述管道的轉動，使得所述管道在床面上平動；

所述約束裝置包括至少一個平行四邊形框架；

所述平行四邊形框架包括兩水平邊框和兩斜邊框，所述斜邊框的兩端均鉸接在所述水平邊框上；

位于下方的所述水平邊框通過支架與所述管道固定連接，位于上方的另一所述水平邊框連接在能水平移動的小車上。

9.根據權利要求8所述的模擬海流載荷下管土動力相互作用的加載系統，其特征在于：

所述土槽上設置有一位于所述管道上方的水平軌道，所述小車上設置有至少一個滾輪，所述滾輪設置在所述水平軌道上。

10.根據權利要求9所述的模擬海流載荷下管土動力相互作用的加載系統，其特征在于：

所述拉力傳感器設置在連接所述加載彈簧與管道中心軸之間的繩索上；

所述垂直位移激光位移傳感器設置在小車上；

所述水平激光位移傳感器設置在一架體上，該架體與所述土槽固定連接；

所述孔壓傳感器設置在管道與床面接觸的部分上。