[實用新型]一種吸力式桶形基礎循環往復作用加載試驗裝置

有效

• 申請號: 201721309932.X
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN207215622U
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 寇海磊;李旺;常佳麗;楊萌;徐客;楊丹良
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙)37104
• 代理人: 黃曉敏

技術領域

本實用新型屬于加載試驗技術領域，涉及一種海洋工程中吸力式桶形基礎加載試驗設備，特別是一種吸力式桶形基礎循環往復作用加載試驗裝置。

背景技術

隨著科學技術的快速發展和陸地資源的局限性，人們將更多地目光投到海洋資源的開發利用中，海洋工程在國民經濟建設中的地位日益提高。海洋港口、橋梁工程等建設也由最初的淺海化、小型化轉向深海化、大型化和復雜化發展。同時海洋氣候的惡劣多變、海水環流的劇烈沖擊以及海洋地質環境的復雜多樣都對海洋結構物基礎穩定及安全造成重要影響。在這種情況下，吸力式桶形基礎作為海洋平臺結構的新型基礎型式應運而生，并得到了廣泛應用和推廣。吸力式桶形基礎利用負壓實現貫入，具有施工簡便、可重復利用、造價低等優點。實際工程中，吸力式桶形基礎主要承受波浪作用所產生的水平荷載、上部結構物產生的自重荷載及海水浮力所產生的拉拔荷載，這些循環荷載對吸力式桶形基礎造成側向循環失效及破壞，同時，吸力式桶形基礎貫入過程中土塞的產生也會對其承載力特性產生一定的影響，使吸力式桶形基礎在水平方向上的受力更加復雜，因此正常服役狀態下，吸力式桶形基礎的循環承載力特性對其穩定性具有重要影響。目前關于吸力式桶形基礎多次循環荷載作用下的承載特性的研究資料較少，現有研究多數集中于豎向承載特性及理論分析，缺少相應的測試設備和方法。循環往復荷載作用下吸力式桶形基礎的承載特性研究對于服役期內吸力式桶形基礎的承載特性研究具有重要意義，只有確定水平循環荷載作用下吸入式桶形基礎的長期承載特性，才能更好地為海洋結構物吸入式桶形基礎的施工、設計及后期防護提供理論依據。因此，迫切需要設計一種吸力式桶形基礎循環往復作用加載試驗裝置與試驗方法。

發明內容

本實用新型的發明目的在于克服現有技術存在的缺點，在盡可能模擬實際工況的前提下，設計提供一種水平循環往復荷載作用下吸力式桶形基礎承載性狀研究的加載試驗裝置，該裝置通過伺服電機控制作動器來施加不同大小與頻率的水平荷載來模擬波浪荷載，完成水平循環往復荷載作用下吸力式桶形基礎水平承載性狀的試驗。

為了實現上述目的，本實用新型所述吸力式桶形基礎循環往復作用加載試驗裝置的主體結構包括圓筒形模型箱、固定支座、吸力式桶形基礎模型、連接桿、固定環箍、作動器、拉壓力傳感器、位移傳感器、伺服電機、控制器和計算機；圓筒形模型箱由上、下兩部分組成，上、下兩部分的高度分別為30cm和70cm，固定支座安裝在圓筒形模型箱的上部，作動器水平安裝在固定支座上；連接桿通過固定環箍與作動器相連，便于吸力式桶形基礎模型隨作動器共同進行往復循環運動；連接桿固定在吸力式桶形基礎模型正中間，吸力式桶形基礎模型置于圓筒形模型箱內；伺服電機與作動器相連，伺服電機控制作動器以恒定應變速率或恒定應力來模擬不同頻率的水平循環往復荷載；拉壓力傳感器和位移傳感器分別安裝在作動器上，拉壓力傳感器用于測試吸力式桶形基礎模型所受循環載荷大小，位移傳感器測量施加荷載過程中吸力式桶形基礎模型的水平位移變化，并通過記錄施加荷載時間獲得循環往復荷載及位移與時間的關系曲線，從而得到吸力式桶形基礎在不同水平荷載大小及頻率作用下的承載性狀；拉壓力傳感器和位移傳感器分別與控制器相連后再與計算機相連組成數據采集分析系統，荷載施加過程中控制器帶動作動器以恒定速率或者恒定力對吸力式桶形基礎模型施加循環荷載，模擬實際工程的水平循環往復荷載，組成水平循環往復荷載加載系統。

本實用新型所述水平循環往復荷載加載系統和數據采集分析系統依靠作動器施加水平循環往復荷載，通過位移傳感器記錄水平循環往復荷載作用下吸力式桶形基礎模型的水平循環位移變化，利用拉壓力傳感器記錄循環往復荷載作用下吸力式桶形基礎模型所受荷載大小；加載開始后，計算機記錄吸力式桶形基礎模型的側向水平位移、所受水平循環荷載大小及加載時間，獲得循環荷載-位移關系曲線。

本實用新型實現吸力式桶形基礎循環往復作用加載試驗的具體過程為：

(1)制作圓筒形模型箱，用刷子將圓筒形模型箱的底部及側壁清理干凈，防止圓筒形模型箱中殘留物對試驗結果產生影響；在圓筒形模型箱內部沿深度畫出刻度線，便于筒體內填料的施加；

(2)將吸力式桶形基礎模型放置在圓筒形模型箱正中間，并施加吸力完成沉貫；沉貫結束后安裝連接桿，采用固定環將連接桿與作動器連接，再接通伺服電機，將位移傳感器、拉壓力傳感器與控制器、計算機連接好并組成數據采集分析系統，并測試數據采集分析系統是否完好；