新型海底管土相互作用模型试验平台制造技术

本实用新型专利技术提供一套新型海底管土相互作用模型试验平台，包括模型管道、动力装置以及设置模拟海床的模型槽，还设有立柱、横梁、卡板、减速器、钢丝绳、滑轮、固定压紧板、固紧螺栓、竖向动力装置、横向动力装置、连接机构、拉线式位移传感器、弯矩应变计、孔隙水压力传感器、土反力传感器、模型管道收放装置、液压伺服系统、数据采集系统。本实用新型专利技术能够实现深海复杂循环动荷载环境下海底管土相互作用特性的模型试验研究，并提高进行模型试验的效率与结果的准确性，对于更深一步了解海底管土相互作用特性有着巨大的促进与推动作用。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及海底管土相互作用模型试验平台。
技术介绍
海底管线的安全铺设是海洋油气工程中的重要环节之一。深海中管道的铺设受到复杂的风、浪、流等环境因素的影响，管道与海床的相互作用也更加复杂，管道表现出强烈的非线性动力特性。因此，深海复杂荷载环境下管土相互作用是当前国内外研究的重点与未来的发展方向。相关的理论研究与数值模型的建立需要大量可靠而详尽的实验数据来加以验证和优化。模型试验方法具有费用低廉，易于操作、外界干扰因素少等优点，在科学研究中具有不可替代的作用。目前，国内外学者对海底管土相互作用进行了大量的试验研究，但是都不够系统，而且成熟的试验仪器也很少有的不能真实模拟海底管道触地区的运动 形态，如〈段梦兰等.深水钢悬链线立管触地区疲劳实验系统设计.力学与实践，2011，(33)3: 15-19〉；有的只适用于砂土，不但不能考虑管道横向运动的影响，也不能得到振动幅值、频率和循环次数等因素的影响规律，详见〈M. S. Hodder, B. ff. Byrne. 3D experimentsinvestigating the interaction of a model SCR with the seabed. Applied OceanResearch 2009;1:1-12〉。影响海底管土相互作用的因素很多，通过大量的模型试验以定量地评估这些因素对管土相互作用的影响，对于提高我国海底管线的设计水平有着非常重要的意义。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种新型海底管土相互作用模型试验平台，为深水海底管土相互作用试验研究提供一套新型模型试验平台，以更加真实地模拟复杂海洋环境，考虑更多因素的影响，更重要的是为数值模拟和理论研究提供可靠的模型试验技术。为此，本技术采用以下技术方案一种新型海底管土相互作用模型试验平台，它包括设置模拟海床的模型槽，其特征在于所述试验平台还设有I)、设置在模型槽端部的立柱(I);2)、支承动力装置的可升降的横梁(6)，所述横梁(6)与升降驱动装置连接，所述横梁通过其升降导向机构与立柱连接；所述动力装置包括；3-1)、可沿水平纵向在横梁上平移的纵向活动平台(29)以及将所述纵向活动平台(29)锁紧在横梁上的锁紧机构，所述纵向活动平台处在横梁之下，通过滚动体支承在横梁上，所述横梁上设有所述水平纵向平移的导向件；3-2)、可沿水平横向运动的横向活动支架(9)，所述横向活动支架(9)处于纵向活动平台(29)之下，横向活动支架通过其平移导向装置与纵向活动平台连接，所述横向活动支架(9)的平移驱动装置安装在纵向活动平台(29)上；3-3)、安装在横向活动支架上的油缸(11)，其工作方向为垂直方向；3-4)、被所述油缸驱动升降的竖向活动平台(37)，所述竖向活动平台通过其升降导向机构与横向活动支架(9)连接；3-5)、安装在竖向活动平台(37)上的竖向活动支架(10)；3-6 )、铰接在竖向活动支架(10 )底端的转动块(40 )，其转动轴向为所述横向，所述转动块还配设有防止其转动的锁紧机构；3-7)、安装在转动块(40)上的模型管道固定机构。在采用上述技术方案的基础上，本技术还可采用以下进一步的技术方案所述横梁的升降驱动装置包括牵引绳、牵引绳卷筒、卷筒操作手柄，所述卷筒操作手柄和牵引绳卷筒之间连接减速器，所述立柱上设置有所述牵引绳的滑轮。所述横梁的升降导向机构为竖向卡板(5)，所述卡板(5)与立柱上的导向构件滑动连接。所述竖向活动平台的升降导向机构包括竖向直线导轨及竖向滑块，所述竖向活动平台和竖向滑块连接，所述油缸(11)与竖向活动平台和竖向滑块连接。所述转动块所配设的锁紧机构为锁紧螺栓(39 )。所述纵向活动平台(29)的锁紧机构为处于所述导向件上的压紧板(26)。所述模型管道固定机构包括模型管道夹套(41)以及与模型管道夹套(41)螺纹连接的锁紧螺母(45)。本技术配设有模型管道(12)，所述模型管道(12)的两端由密封盖(42)封闭，模型管道(12 )内悬挂钢丝绳，所述模型管道内配设固定所述钢丝绳的固定板(43 )。本技术配设有模型管道(12)，所述试验平台的传感器均安装在所述试验平台的模型管道上，所述传感器包括拉线式位移传感器、弯矩应变计、孔隙水压力传感器和土反力传感器。本技术设有数据采集系统以及油缸的液压伺服系统，所述数据采集系统包括拉线式位移传感器、弯矩应变计、孔隙水压力传感器和土反力传感器。由于采用本技术的技术方案，本技术具备以下功能快速布置的海床环境，模拟复杂的受力状况，可调控的双向循环动力加载系统，对管土相互作用模型的运动学及动力学等参数进行即时量测的数据采集系统。本技术能够实现深海复杂循环动荷载环境下管土相互作用模型试验研究，并提高进行模型试验的效率与结果的准确性，对于更深一步了解海底管土相互作用特性有着巨大的促进与推动作用。本技术与国内外现有的相关试验技术相比，可以适用于粉土和粘土，可以考虑横向荷载，而且可以考虑模型管道端部的连接型式对管土相互作用的影响，且加载系统和数据采集系统精确可控。附图说明图I是本技术所提供的实施例的示意图。图2是本技术所提供的实施例的动力装置局部示意图之一。图3是本技术所提供的实施例的局动力装置部示意图之二。图4是本技术所提供的实施例的模型槽槽底板部分示意图图5是本技术所提供的实施例的减速器部分示意图。图6是本技术传感器位置布置示意图。具体实施方式参照附图。本技术包括设置模拟海床的模型槽13，所述模拟海床为粉土或粘土 16，所述模拟海床上部为水，本技术还配设有模型管道12、所述模型管道12采用PVC材料制成，所述试验平台动力装置包括I)、设置在模型槽13端部的立柱I ;2)、支承动力装置的可升降的横梁6，所述横梁6与升降驱动装置连接，所述横梁通过其升降导向机构与立柱I连接； 所述横梁6的升降导向机构为竖向卡板5，所述卡板5与立柱I上的导向构件滑动连接，卡板5可使横梁6沿着立柱I上下位移。，所述横梁6的升降驱动装置包括牵引绳3、牵引绳卷筒49、卷筒操作手柄51 ;通过摇动所述手柄51，可使横梁6沿着上下位移，以调节横梁6的竖向位置，所述卷筒操作手柄51和牵引绳卷筒49之间连接减速器4，所述减速器4可控制横梁6上下滑动的速度。所述立柱I上设置有所述牵引绳的滑轮23、24。所述动力装置包括；3-1)、可沿水平纵向在横梁上平移的纵向活动平台29以及将所述纵向活动平台29锁紧在横梁6上的锁紧机构，所述纵向活动平台29处在横梁6之下，通过滚动体支承在横梁6上，所述横梁6上设有所述水平纵向平移的导向件7，即纵向活动平台29可沿着安装在横梁6下部的导向件7做纵向运动，所述纵向为图I、2中的左右方向。所述纵向活动平台29的锁紧机构为导向件7上的压紧板26，它可根据需要把纵向导向滑板7固定在横梁6上而不能活动。3-2)、可沿水平横向运动的横向活动支架9，所述横向活动支架9处于纵向活动平台29之下，横向活动支架9通过其平移导向装置与纵向活动平台连接，所述横向活动支架9的平移驱动装置安装在纵向活动平台29上；所述横向与所述纵向以及垂直方向相垂直。所述横向活动支架9的平移导向本文档来自技高网...

【技术保护点】
新型海底管土相互作用模型试验平台，包括设置模拟海床的模型槽，其特征在于所述试验平台还设有：1）、设置在模型槽端部的立柱（1）；2）、支承动力装置的可升降的横梁（6），所述横梁（6）与升降驱动装置连接，所述横梁通过其升降导向机构与立柱连接；所述动力装置包括；3？1）、可沿水平纵向在横梁上平移的纵向活动平台（29）以及将所述纵向活动平台（29）锁紧在横梁上的锁紧机构，所述纵向活动平台处在横梁之下，通过滚动体支承在横梁上，所述横梁上设有所述水平纵向平移的导向件；3？2）、可沿水平横向运动的横向活动支架（9），所述横向活动支架（9）处于纵向活动平台（29）之下，横向活动支架通过其平移导向装置与纵向活动平台连接，所述横向活动支架（9）的平移驱动装置安装在纵向活动平台（29）上；3？3）、安装在横向活动支架上的油缸（11），其工作方向为垂直方向；3？4）、被所述油缸驱动升降的竖向活动平台（37），所述竖向活动平台通过其升降导向机构与横向活动支架（9）连接；3？5）、安装在竖向活动平台（37）上的竖向活动支架（10）；3？6）、铰接在竖向活动支架（10）底端的转动块（40），其转动轴向为所述横向，所述转动块还配设有防止其转动的锁紧机构；3？7）、安装在转动块（40）上的模型管道固定机构。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王立忠，袁峰，张举，国振，李玲玲，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：