【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于岩土工程，涉及管道内部加压的模拟装置及方法，尤其是基于循环荷载与管道内压共同作用下的管线模拟装置及方法。
技术介绍
1、柔性管道作为变形由管材刚度和周围土体状态共同决定的埋地管道，其变形很大程度上取决于所埋置土体的力学性能，软土地基力学性能极差，易使埋置其中的柔性管道埋地管道产生沉陷、开裂与翘曲变形。
2、当前有关循环荷载作用下埋地管道的研究主要依托于单一循环荷载模型试验，绝大部分聚焦于管道非运行状态即空管无内压情况下的研究，无法真实地模拟埋地管道在运行工作即带内压情况下与循环荷载共同作用对管道的影响，导致循环荷载与管道内压共同作用下对管道影响的研究受到制约。并且虽然循环荷载模型槽可以通过调节液压作动器的频率高低与压力大小模拟车辆车速快慢与载重大小，但是管道的内压情况无法通过模型槽本身调节，有关循环荷载与管道内压共同作用下对管道影响的试验装置及方法十分有限，为此需要解决当前循环荷载模型试验中对不能管道内压进行模拟，难以得到不同管道内压、不同循环荷载情况下的数据，对管道工程研究的帮助比较有限的问题。
技术实现思路
1、鉴于
技术介绍
的不足，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于循环荷载与管道内压共同作用下的管道模拟装置及方法，操作方便，可以用于模拟交通荷载以不同速度与不同载重对不同内压下埋地管道进行运动的过程，以取得更多样的数据，提高试验的参考价值。
2、为此，本专利技术是采用如下技术方案来实现的：
3、一种基于循环荷载与管道内压共
4、进一步的，所述管道内压模拟装置设有恒压自吸泵，所述恒压自吸泵和水箱设置在模型槽外部，所述试验管道通过连接管道与恒压自吸泵、水箱连接形成给水管道系统。
5、进一步的，所述数据监测组件包括应变片和压力传感器，所述试验管道上下部和侧面均埋设有一个压力传感器，所述应变片不规则设置在试验管道四周土体中。
6、进一步的，所述试验管道两侧的连接管道上均设有截止阀和压力表。
7、进一步的，所述数据监测装置与外部数据采集仪无线连接。
8、进一步的，所述连接管道与试验管道之间设置有异径转接管，所述异径转接管上端套接在连接管道上，并可沿连接管道滑动，所述异径转接管下端可拆卸安装有管道转换装置，所述管道转换装置具有多个不同口径的接头，试验管道安装于与其口径匹配的接头上。
9、进一步的，所述异径转接管上端两侧设有固定螺栓，使用时移动异径转接管至要求长度，并通过调节固定螺栓固定位置。
10、进一步的，所述管道转换装置由多个不同口径的环形管道接口依次螺纹套接组成，不同口径的的环形管道接口由小至大依次递进排列，每个环形管道接口下端均设有环形插槽，环形插槽内配置有密封橡胶环，试验管道端部套接在与之口径匹配的环形插槽内。
11、一种基于循环荷载与管道内压共同作用下的管道模拟装置的试验方法，步骤如下，
12、(1)进行试验准备工作
13、首先，按需海滨现场取土，将提取的软土土样置于循环荷载模型槽中，挖开土体，挖至所需深度埋置管道，搭建管道内压模拟装置，形成给水管道系统，击实土样；
14、(2)启动管道内压模拟装置
15、启动恒压自吸泵，通过截止阀控制管道压力，使管道压力达到所需值，形成管道初始内压环境；
16、(3)启动循环荷载模拟装置
17、将电液伺服高循环试验机放置于土样上部，开启电液伺服高循环试验机和液压作动器，将以设定频率与速度对管道上方土壤进行加载，通过电液伺服控制器控制速度与压力的大小，使得土样与埋置管道以设定的频率与压力受到竖向压力荷载，以模拟交通荷载以不同速度与不同载重对不同内压下埋地管道进行运动的过程。
18、(4)数据监测和收集
19、试验过程中，通过数据监测装置组件，由土压力盒采集管道周围土体土压力数据，由应变片采集管道自身应力应变数据，并由动静态采集仪收集，进一步，由标记点图像与计算软件，可确定循环荷载与内压荷载共同作用过程中的埋地管道动力响应特点。
20、(5)结束试验并处理数据
21、循环荷载完成后，卸荷并关闭电液伺服高循环试验机，关闭恒压自吸泵，结束试验，进行后续数据处理及相关研究。
22、采用上述技术方案后，有益效果如下：
23、1、本专利技术装置可以实现循环荷载与管道内压共同作用下管道动力响应问题的模拟，使试验数据更符合实际工况；
24、2、本专利技术装置可以综合实现循环荷载与管道内压共同作用下管道的监测与分析，包括土压力与管道应力应变的监测功能；
25、3、本专利技术装置结构简单，易于推广。
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1.一种基于循环荷载与管道内压共同作用下的管道模拟装置，其特征在于：包括循环荷载模拟装置、管道内压模拟装置和数据监测装置，所述循环荷载模拟装置包括电液伺服高循环试验机、模型槽和软土土样，所述软土土样设置在模型槽底部，所述电液伺服高循环试验机放置于软土土样上部，并压紧软土土样，所述管道内压模拟装置包括连接管道、试验管道和水箱，所述试验管道埋入软土土样中，试验管道两端分别通过连接管道与外部的水箱连接，所述数据监测装置组件埋入软土土样中。
2.根据权利要求1所述的一种基于循环荷载与管道内压共同作用下的管道模拟装置，其特征是：所述管道内压模拟装置设有恒压自吸泵，所述恒压自吸泵和水箱设置在模型槽外部，所述试验管道通过连接管道与恒压自吸泵、水箱连接形成给水管道系统。
3.根据权利要求2所述的一种基于循环荷载与管道内压共同作用下的管道模拟装置，其特征是：所述数据监测组件包括应变片和压力传感器，所述试验管道上下部和侧面均埋设有一个压力传感器，所述应变片不规则设置在试验管道四周土体中。
4.根据权利要求2所述的一种基于循环荷载与管道内压共同作用下的管道模拟装置，
5.根据权利要求2或3所述的一种基于循环荷载与管道内压共同作用下的管道模拟装置，其特征是：所述数据监测装置与外部数据采集仪无线连接。
6.一种基于循环荷载与管道内压共同作用下的管道模拟装置的试验方法，其特征是：步骤如下，
7.根据权利要求1所述的一种基于循环荷载与管道内压共同作用下的管道模拟装置，其特征是：所述连接管道与试验管道之间设置有异径转接管，所述异径转接管上端套接在连接管道上，并可沿连接管道滑动，所述异径转接管下端可拆卸安装有管道转换装置，所述管道转换装置具有多个不同口径的接头，试验管道安装于与其口径匹配的接头上。
8.根据权利要求7所述的一种基于循环荷载与管道内压共同作用下的管道模拟装置，其特征是：所述异径转接管上端两侧设有固定螺栓，使用时移动异径转接管至要求长度，并通过调节固定螺栓固定位置。
9.根据权利要求7所述的一种基于循环荷载与管道内压共同作用下的管道模拟装置，其特征是：所述管道转换装置由多个不同口径的环形管道接口依次螺纹套接组成，不同口径的的环形管道接口由小至大依次递进排列，每个环形管道接口下端均设有环形插槽，环形插槽内配置有密封橡胶环，试验管道端部套接在与之口径匹配的环形插槽内。
...【技术特征摘要】
1.一种基于循环荷载与管道内压共同作用下的管道模拟装置，其特征在于：包括循环荷载模拟装置、管道内压模拟装置和数据监测装置，所述循环荷载模拟装置包括电液伺服高循环试验机、模型槽和软土土样，所述软土土样设置在模型槽底部，所述电液伺服高循环试验机放置于软土土样上部，并压紧软土土样，所述管道内压模拟装置包括连接管道、试验管道和水箱，所述试验管道埋入软土土样中，试验管道两端分别通过连接管道与外部的水箱连接，所述数据监测装置组件埋入软土土样中。
2.根据权利要求1所述的一种基于循环荷载与管道内压共同作用下的管道模拟装置，其特征是：所述管道内压模拟装置设有恒压自吸泵，所述恒压自吸泵和水箱设置在模型槽外部，所述试验管道通过连接管道与恒压自吸泵、水箱连接形成给水管道系统。
3.根据权利要求2所述的一种基于循环荷载与管道内压共同作用下的管道模拟装置，其特征是：所述数据监测组件包括应变片和压力传感器，所述试验管道上下部和侧面均埋设有一个压力传感器，所述应变片不规则设置在试验管道四周土体中。
4.根据权利要求2所述的一种基于循环荷载与管道内压共同作用下的管道模拟装置，其特征是：所述试验管道两侧的连接管道上均设有截止阀和压力表。
【专利技术属性】
技术研发人员：宋来福，马鼎昊，王一鸣，倪俊峰，高紫阳，龚韩斌，张顺，蔡嘉煜，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：
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