[發明專利]一種水下振動臺全向造流管道系統

有效

• 申請號: 201810632704.9
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN108731893B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 鐘登華;練繼建;燕翔
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01M10/00
• 代理公司: 天津耀達律師事務所 12223
• 代理人: 張耀

一種水下振動臺全向造流管道系統，涉及土木、水利等振動臺與流場模擬試驗技術領域，采用流線型結構以及閘門、導流葉片等控制實現了試驗水池的全向造流。其次，采用“L”型匯流區既可保證水流在橫向出流、回流，也可保證水流在縱向出流、回流。再次，采用導流葉片與擋板可有效實現試驗區域劃分與試驗區水流方向的控制，在保證不同方向造流的前提下實現了水池的高效利用。最后，采用雙向貫流泵且布置于造流水池下層，可保證出流水體的整流長度，流量的有效控制以及全方向造流的需求。上述功能配合水下振動臺(臺陣)可實現超大、超長結構物的地震?水動力耦合試驗，保證不同水流方向的快速高效加載。

技術領域

本發明涉及土木、水利等振動臺與流場模擬試驗技術領域，是一種可實現全方向造流的管道系統。

背景技術

隨著近海、海岸結構物、跨海大橋的不斷修建，以及涉水工程在地震過程中破壞現象的不斷發生，工程界與科學界逐漸關注水動力與地震的耦合激勵機制與結構的地震響應規律。未來振動臺的發展趨勢逐漸由無水發展為有水，且逐漸由靜水發展為動水。

在水動力當中，流(包括河流、海流)的作用不可忽略，尤其對水深較大的結構物(如深水碼頭、海上風電、跨海大橋等近海結構物)，流的影響程度十分顯著。另外，不同的結構物，或結構物的不同流向，海流的作用程度也并不一致。比如，對于大跨橋梁橋墩，不同的海流方向會呈現串列多柱體、并列多柱體以及斜向布置多柱體的差異，其尾流的形態差異顯著，流固耦合作用各不相同。目前，海流模擬裝置中多采用單一的流道造出某一特定方向的正向或反向流，以模擬潮流的漲潮與退潮過程。對于海上風電等海洋結構，由于結構的軸對稱特性，不同方向的海流作用差異幾乎可忽略不計；對于建筑體量較小的海洋平臺，則可通過試驗過程中調整模型的角度實現不同海流方向的加載。因此，該類結構物可在單一流場環境中進行模型試驗。然而，對于模型尺度較大的振動臺(臺陣)試驗，尤其是大跨橋梁、水下隧道、港口碼頭等結構物，其結構建筑體量較大，且不同方向上的尺度差異較大，其不同方向流的作用對結構的流固耦合特性及地震響應影響相差較大，且通過試驗過程中模型方向的調整實現不同方向流的模擬十分困難。

因此，有必要提出一種可實現不同方向水流模擬的裝置，已滿足大尺度長距離結構物的振動臺試驗需求。

發明內容

本申請旨在提出一種適用于土木、水利等工程領域，實現全方向造流的系統，以滿足大尺度長距離結構物振動臺物理模型試驗需求。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種水下振動臺全向造流管道系統，包括造流水池、回流口、出流口、回流管道、雙向貫流泵、匯流區、閘門、閘墩、導流葉片、擋板，其中造流水池分為兩層，上層是試驗區域，下層是回流區域，造流水池下層回流區域包含回流口、出流口、回流管道、雙向貫流泵；其中，回流口連接回流管道，回流管道再連接雙向貫流泵，雙向貫流泵再連接回流管道，回流管道再連接出流；匯流區下半部分連接造流水池下層，與回流口、出流口相連，上半部分連接造流水池上層，與閘門、閘墩相連；閘門、閘墩設置多個，分布在造流水池上層試驗區四邊，擋板設置在造流水池上層試驗區，造流水池上層試驗區經擋板隔水后形成了局部流場與外部流場。

進一步的，匯流區包括兩個，為“L”型結構，軸對稱設置于造流水池外側，高度與造流水池上層與下層整體高度一致。匯流區中間寬兩端窄，最寬處為回流管道三倍。

進一步的，回流口與出流口、匯流區均為流線型結構。回流口、出流口、回流管道、雙向貫流泵的個數根據造流流速需求進行設定。

所述的閘門位于閘墩的中部，且包含自動啟閉裝置；閘墩的前部設置導流葉片，導流葉片由4～8片可轉動鋼制葉片組成，高度比閘門高度略高；根據不同的造流方向需求，導流葉片角度可進行方向調整。

進一步的，閘門、閘墩的個數、寬度、高度根據設計水深、承載能力以及試驗需求進行設置。閘門、閘墩的個數在造流水池長邊布置26個，短邊布置13個。