一种悬浮隧道完全水弹性响应模型试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及隧道工程技术领域，尤其涉及一种悬浮隧道完全水弹性响应模型试验装置及方法，包括悬浮隧道模型、支撑装置与试验水池，支撑装置包括端部支座和临时支撑架，分别连接在悬浮隧道模型的两端和下侧；在悬浮隧道模型沿其长度方向安装有多个锚泊装置，锚泊装置的一端与悬浮隧道模型相互连接，另一端锚固在试验水池的底部；悬浮隧道模型包括有试验段管节与安装段管节，每个试验段管节的两端分别开设有凹槽和凸槽，每个试验段管节的凹槽与其相邻管节的凸槽配合连接。本发明专利技术可完全重现隧道内部结构，解决了传统悬浮隧道模型试验中模型与原型隧道不相似的问题，可实现隧道拉、压、弯、剪、扭及各态组合等结构完整水弹性运动与变形的模拟。模拟。模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种悬浮隧道完全水弹性响应模型试验装置及方法


[0001]本专利技术涉及隧道工程
，尤其涉及一种悬浮隧道完全水弹性响应模型试验装置及方法。

技术介绍

[0002]目前，悬浮隧道是一种利用水的浮力建设悬浮于水中的大型水下隧道，是继跨海大桥、海底隧道后人类又一种未来实现深海峡湾跨越的颠覆性跨海通道技术。与传统的超大型浮式构筑物相比，悬浮隧道结构体系组成更复杂，跨度可延伸数十千米甚至数百千米，穿越广阔的水域，沿线海底条件及波浪水流等环境荷载的空间差异巨大。在复杂的海洋环境荷载下，隧道结构系统必然发生整体和局部的受力变形响应——即水动力与弹性结构系统之间相互作用的“水弹性问题”。在设计中如何准确掌握悬浮隧道复杂的结构水弹性响应，获取结构整体及局部的变形与受力等技术参数，并加以控制和克服，是要解决的关键技术难题。
[0003]开展悬浮隧道三维整体水动力物理模型试验是获取其水弹性响应的一种有效途径，然而现有的研究大都采用数值模拟或水槽断面试验的方法，目前世界范围内还鲜有开展相关的三维整体物理模型试验。对于悬浮隧道的整体水弹性模拟，一般需要满足本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种悬浮隧道完全水弹性响应模型试验装置，包括悬浮隧道模型（1）、支撑装置与试验水池（10），试验水池（10）包括水池边墙（1001）与水池底（1002），支撑装置包括端部支座（4）和临时支撑架（5），分别连接在悬浮隧道模型（1）的两端和下侧，在悬浮隧道模型（1）沿其长度方向安装有多个锚泊装置（2），锚泊装置（2）的一端与悬浮隧道模型（1）相互连接，锚泊装置（2）的另一端与水池底（1002）相互锚固，其特征在于，所述悬浮隧道模型（1）包括有试验段管节（101）与安装段管节（102），每个试验段管节（101）的两端分别开设有凹槽和凸槽，每个试验段管节（101）的凹槽与其相邻管节的凸槽配合连接，形成悬浮隧道模型（1），两个安装段管节（102）分别连接在试验段管节（101）的两端，所述支撑装置包括有两个端部支座（4）与多个临时支撑架（5），两个端部支座（4）分别固定连接在水池底（1002），在两个端部支座（4）的顶部分别吊装有六维运动模拟器（3），在两个六维运动模拟器（3）的下方各安装有端部总力仪（7），所述悬浮隧道模型（1）安装在两台端部总力仪（7）之间，所述锚泊装置（2）包括有锚索调节器（203）、锚索（202）与Ω夹（201），Ω夹（201）套设在试验段管节（101）上，用于固定悬浮隧道模型（1），多根锚索（202）连接在Ω夹（201）的中部，在锚索（202）上连接有线弹簧（204），锚索调节器（203）连接在锚索（202）的下端，用于调节锚索（202）的张力。2.根据权利要求1所述的一种悬浮隧道完全水弹性响应模型试验装置，其特征在于：所述锚索调节器（203）包括有底板（2031），底板（2031）固定连接在水池底（1002）上，在底板（2031）的上端设置有压紧机构，压紧机构包括有张紧齿轮（2032）、脚踏扣（2033）与调节螺母（2035），所述锚索（202）的一端与张紧齿轮（2032）相互连接，张紧齿轮（2032）通过转动轴承连接在底板（2031）的上端，脚踏扣（2033）通过转动轴承连接在底板（2031）的上端，脚踏扣（2033）的一端扣在张紧齿轮（2032）上，脚踏扣（2033）的另一端为平板结构，用于接受外部的踩踏力，所述脚踏扣（2033）的下端设置有复位弹簧（2034），复位弹簧（2034）的一端连接底板（2031），另一端连接脚踏扣（2033），用于使脚踏扣（2033）长时间扣入张紧齿轮（2032）并处于压紧状态，在张紧齿轮（2032）的转动轴承上连接有调节螺母（2035），用于调节锚索（202）的长度与张力。3.根据权利要求1所述的一种悬浮隧道完全水弹性响应模型试验装置，其特征在于：所述试验段管节（101）的内管壁和外管壁上连接有多个分布式应变传感器（9），内管壁上连接的分布式应变传感器（9）用于测量悬浮隧道管体环向及隧道模型内部路基局部结构应变，外管壁上连接的分布式应变传感器（9）用于测量悬浮隧道管体长度方向的应变。4.根据权利要求1所述的一种悬浮隧道完全水弹性响应模型试验装置，其特征在于：所述六维运动模拟器（3）包括有上底板（301）和工作台（302），上底板（301）固定连接在所述端部支座（4）的顶部，上底板（301）和工作台（302）之间通过伸缩缸相互连接，在六维运动模拟器（3）的一侧连接有系统控制终端（6）。5.根据权利要求1所述的一种悬浮隧道完全水弹性响应模型试验装置，其特征在于：所述安装段管节（102）的两端分别连接有支撑环（104），支撑环（104）塞入安装段管节（102）的内部，用于加强端部结构的强度，在支撑环（104）的一端连接有密封盖（105），用于防止水进入安装段管节（102）的内部。6.根据权利要求1所述的一种悬浮隧道完全水弹性响应模型试验装置，其特征在于：所述端部总力仪（7）包括四个总力传感器（701）、总力板（702）、U型卡槽（703）与U型紧箍
（704），用于固定悬浮隧道模型（1）两个端部并测量端部六个自由度的受力；四个总力传感器（701）安装在所述六维运动模拟器（3）的工作...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳志文，张华庆，崔永刚，袁春光，
申请(专利权)人：交通运输部天津水运工程科学研究所，
类型：发明
国别省市：