[發明專利]一種風機基礎多向水平加載模型試驗裝置

有效

• 申請號: 201910467585.0
• 申請日: 2019-05-31
• 公開（公告）號: CN110173008B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 翟漢波;張浦陽;丁紅巖;樂叢歡
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

本發明屬于海上風電基礎技術領域，公開了一種風機基礎多向水平加載模型試驗裝置，包括填充有地基土的模型箱，模型箱上部通過橫向固定滑道和縱向固定滑道安裝有加載架，模型箱的地基土中安裝有基礎模型，基礎模型頂部連接有加載桿，加載桿向上延伸至加載架內部；加載架安裝有導向板、水平橫梁、固定橫梁、導向滑輪、角度控制伺服電機，固定橫梁上安裝第一鋼絲繩、第二鋼絲繩、配重橫梁、荷載配重塊、荷載控制伺服電機。本發明能夠對風電基礎模型進行多向水平單調及循環荷載控制，從而實現對模型基礎進行任意加載方向和加載頻率的精確控制，轉動模擬實際工程中不同方向及不同頻率風荷載，并可進行風玫瑰圖加載。

技術領域

本發明屬于海上風電基礎技術領域，具體的說，是涉及一種用于海上風電基礎的多向承載力模型試驗裝置。

背景技術

隨著經濟的發展、社會的進步，人們對環境保護的意識日益增強，同時傳統能源的枯竭，迫使能源的發展向可再生能源發展，風能是一種目前應用較廣的綠色能源，主要應用形式有陸上風電和近海風電兩種形式。海上風電基礎主要有重力式基礎，樁基礎，筒型基礎等多種基礎形式，由于風荷載具有多向性，特定區域的風荷載方向及荷載大小常以風玫瑰圖的形式呈現。然而，目前在基礎設計時多數僅考慮單一方向荷載，此種方法容易造成一方面荷載值取值較大，設計偏于保守，造成材料浪費和成本增加；另一方面荷載取值時未考慮季風等周期性風荷載，造成基礎的安全性降低，在風荷載較大時極易發生傾覆破壞。因此針對特定地區，需要根據當地的風玫瑰圖對基礎在多向荷載作用下的承載力及承載模式進行研究。

發明內容

本發明著力于研究基礎在不同方向荷載作用下的承載特性，提供了一種風機基礎多向水平加載模型試驗裝置。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下的技術方案予以實現：

一種風機基礎多向水平加載模型試驗裝置，包括內部填充有地基土的模型箱，所述模型箱頂部安裝有縱向固定滑道，所述縱向固定滑道上部通過固定滑塊安裝有橫向固定滑道，所述橫向固定滑道上部通過固定滑塊安裝有加載架，以使所述加載架可在所述模型箱頂部沿橫向或縱向移動；

所述加載架包括底板，所述底板兩側固定有豎直支架，所述豎直支架之間安裝有水平支架，所述水平支架在所述豎直支架的安裝高度可調；

所述加載架兩側的豎直支架頂部固定安裝有水平橫梁，所述水平橫梁的兩端分別安裝有滑輪，用于對第二鋼絲繩導向；所述加載架一側的豎直支架外部鉸接安裝有固定橫梁，所述加載架的水平支架位于所述固定橫梁上方一端的端部安裝有滑輪，用于對第一鋼絲繩導向；

所述加載架的水平支架上部固定安裝有導向板，所述導向板固定安裝有角度控制伺服電機，所述導向板表面通過軸承安裝有荷載轉盤，所述角度控制伺服電機通過齒輪盤與所述荷載轉盤輪齒嚙合；

所述模型箱內的地基土中安裝有基礎模型，所述基礎模型頂部連接有加載桿，所述加載桿向上依次穿過所述導向板和所述荷載轉盤；所述加載桿在所述荷載轉盤上方的位置連接所述第一鋼絲繩，所述第一鋼絲繩的一端固定于連接環，所述連接環套于所述荷載轉盤上方的所述加載桿；所述第一鋼絲繩的另一端繞過所述加載架的水平支架端部的滑輪后，固定于所述固定橫梁；所述荷載轉盤和所述導向板上分別安裝有導向滑輪，所述導向滑輪對所述第一鋼絲繩進行導向；

所述角度控制伺服電機由PLC控制模塊控制，所述PLC控制模塊接收計算機的指令，通過所述角度控制伺服電機控制所述荷載轉盤的旋轉角度，以改變所述第一鋼絲繩的方向，實現對所述基礎模型不同方向的水平荷載控制；

所述固定橫梁上安裝有所述荷載控制伺服電機，所述荷載控制伺服電機的輸出軸向下穿過所述固定橫梁，并在輸出軸端部安裝有配重橫梁；所述配重橫梁的中心通過軸承連接于荷載控制伺服電機的輸出軸，所述配重橫梁的一端下部固定有荷載配重塊；

所述固定橫梁固定連接有第二鋼絲繩，所述第二鋼絲繩繞過所述水平橫梁兩端的滑輪后連接有橫梁配重塊；