[實用新型]基于模型槽的波浪荷載加載裝置

有效

• 申請號: 201721510028.5
• 申請日: 2017-11-11
• 公開（公告）號: CN207379694U
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 孫宏磊;齊添;周衛東;張金榮
• 申請（專利權）人: 廣州環保投資集團有限公司;浙江大學
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00;G01N3/36
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本實用新型涉及海洋工程建設研究領域，旨在提供一種基于模型槽的波浪荷載加載裝置。該裝置的模型槽為長方體箱型結構，內裝填土層，土層表面裝水；在土層上方，沿模型槽的長度方向依次布置推板造波機、模型樁、防浪格柵和消能裝置；加載系統包括計算機控制器、液壓伺服作動器和推板造波機，監測系統包括分別通過電纜接至計算機控制器的波形監測系統和應變采集系統，防浪消能系統包括透水型防浪格柵和消能裝置。本實用新型能在模型槽中模擬海上樁基礎受風暴荷載、波浪荷載等循環荷載效應。實現了波浪荷載的縮小比例尺真實模擬加載。通過調整改變波浪荷載幅值、頻率、次數等條件而輸出不同的循環波浪荷載，模擬不同自然條件下荷載的狀況。

技術領域

本實用新型涉及海洋工程建設研究領域，具體涉及一種基于模型槽的波浪荷載加載裝置。

背景技術

在海洋工程建設中，樁基礎受到水平循環荷載的情況非常普遍，諸如波浪荷載、風荷載以及地震荷載等，循環荷載引起的樁周土體累積變形和塑性應變增加，上部結構傾斜過大，樁周土體剛度下降，樁基承載力降低等現象得到了越來越多的重視。

當前，在對樁基礎循環荷載的模擬研究中主要采用施加水平恒定位移或者恒定荷載的方法，然而海洋環境中引起循環荷載的主要因素是波浪和風荷載，兩者的主要特點是荷載作用于樁基迎向荷載的一側，理論作用面積為黏土層上樁側面積的一半，不同于水平恒定位移和恒定荷載作用于樁側某作用點。波浪荷載可以真實模擬海洋樁基受洋流循環荷載的情況，試驗對比與恒定位移和恒定荷載加載下樁基承載力、樁基剛度和強度的區別，更好地認識海洋樁基受水平循環荷載的情況，避免單純采用因放大安全系數確保工程安全而造成的浪費，提高經濟效益。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種模型槽的波浪荷載加載裝置。

為解決上述問題，本實用新型的解決方案如下：

提供一種基于模型槽的波浪荷載加載裝置，包括用于裝載波浪荷載加載裝置的模型槽；還包括加載系統、監測系統和防浪消能系統，各系統的具體結構和連接關系為：

所述模型槽為頂部開口的長方體箱型結構，其內部下側裝填土層，土層表面與箱體上緣之間的空間裝水；在土層上方，沿模型槽的長度方向依次布置推板造波機、模型樁、防浪格柵和消能裝置，其中模型樁的下半部分豎直插入土層中；在模型槽一個短邊的外側底部設溢水槽，溢水槽底部設抽水電機，抽水電機的出口通過管路接至模型槽的上緣處，用于將溢出的水抽送回模型槽內；

所述加載系統包括計算機控制器、液壓伺服作動器和推板造波機；其中，計算機控制器通過電纜連接液壓伺服作動器(控制產生所要求的模擬波浪頻率、浪高等要素)，液壓伺服作動器通過液壓管路連接推板造波機(提供所需的動力)，推板造波機裝設于與溢水槽相對的模型槽一側短邊處，用于推動模型槽內的水流形成波浪；

所述監測系統包括分別通過電纜接至計算機控制器的波形監測系統和應變采集系統；其中，波形監測系統包括波壓器和浪高儀，波壓器通過置于模型樁迎浪側的壓力探頭采集壓力數據傳至計算機控制器，浪高儀固定在兩個模型樁的中間位置用于實時記錄波浪的高度變化；應變采集系統包括數據收集器和多個應變片，應變片粘貼在位于土層內的模型樁外側的受荷載軸線上，各應變片通過電纜依次與數據收集器和計算機控制器相接；

所述防浪消能系統包括透水型防浪格柵和消能裝置；其中，防浪格柵與水平方向呈60°夾角放置，并通過水平支撐件與消能裝置連接；消能裝置為直立開孔的雙層板式結構，立于防浪格柵與模型槽短邊之間。

本實用新型中，所述土層分為下層的砂礫層與上層的黏土層，砂礫層厚度為10cm，黏土層的表面與箱體上緣之間距離為至少20cm；消能裝置與模型槽短邊之間的距離為5-10cm；溢水槽由鋼板圍成，溢水槽與模型槽同寬，高為80cm。

本實用新型中，所述模型樁為空心鋼管，與各應變片相接的電纜在穿過模型樁的內腔后與數據收集器相接。