[发明专利]基于浮式结构波频和慢漂组合的立管运动响应模拟装置

权利要求书

1.一种基于浮式结构波频和慢漂组合的立管运动响应模拟装置，其特征在于，包括可移动式水槽(1)、试验样管(2)、顶端激振加载装置(3)以及数据采集系统四个部分；所述试验样管(2)放置于注入预期水位的可移动式水槽(1)内，通过激振加载装置(3)对试验样管(2)顶端施加浮式结构波频和慢漂组合运动激振响应，并通过数据采集系统量测试验所需数据；

所述可移动式水槽(1)由水槽不锈钢底板(1-1)、水槽不锈钢左侧板(1-2)、水槽不锈钢右侧板(1-3)、钢化玻璃前侧板(1-4)、钢化玻璃后侧板(1-5)、顶框塑料架空层(1-6)和球形滚轮(1-7)组成；所述水槽不锈钢底板(1-1)左右两个侧面固定水槽不锈钢左侧板(1-2)和水槽不锈钢右侧板(1-3)，前后两个侧面固定钢化玻璃前侧板(1-4)和钢化玻璃后侧板(1-5)；所述顶框塑料架空层(1-6)固定在钢化玻璃前侧板(1-4)和钢化玻璃后侧板(1-5)之间；所述球形滚轮(1-7)安装在水槽不锈钢底板(1-1)下方；

所述试验样管(2)包括硅胶管(2-1)以及若干圆柱形复合塑料泡沫(2-2)；通过在硅胶管(2-1)拱弯区等间距捆绑圆柱形复合塑料泡沫(2-2)用于模拟浮力块，并采用胶水进行加固处理，通过浮力块提供的浮力使硅胶管(2-1)隆起进而产生缓波波形实现缓波型立管构型；

所述顶端激振加载装置(3)包括H型钢立柱(14)、T型侧板(15)和液压伺服双频激振加载装置(16)；所述H型钢立柱(14)底部固定有方形钢板(14-1)，方形钢板(14-1)下方固定有可即停固定式球形滚轮(17)，H型钢立柱(14)左侧钢板沿着立柱站立方向布置若干孔洞；所述T型侧板(15)由T型侧板底板(15-1)和水平钢板(15-2)组成；所述T型侧板底板(15-1)布置若干孔洞，与H型钢立柱(14)左侧钢板沿着立柱站立方向布置若干孔洞相对应，通过外六角全牙螺栓(18)连接于H型钢立柱(14)侧面，通过改变T型侧板(15)与H型钢立柱(14)螺栓连接位置调整试验样管(2)顶端垂直方向位置，通过可即停固定式球形滚轮(17)移动H型钢立柱(14)调整试验样管(2)顶端水平方向位置；所述液压伺服双频激振加载装置(16)焊接布置于T型侧板(15)的水平钢板左侧；所述液压伺服双频激振加载装置(16)包括第一加载装置(19)和第二加载装置(20)，所述第一加载装置(19)的频率低于第二加载装置(20)，第一加载装置(19)的振幅高于第二加载装置(20)；

所述数据采集系统包括微型孔隙水压力传感器(21)、微型土压力盒(22)、位移传感器(23)、加速度传感器(24)、倾角仪(25)、顶端拉力传感器(26)、多通道数据采集仪(27)和数码照相机(28)；所述微型孔隙水压力传感器(21)、微型土压力盒(22)、位移传感器(23)、加速度传感器(24)、倾角仪(25)和顶端拉力传感器(26)通过信号传输线穿过顶框塑料架空层(1-6)的孔洞连接多通道数据采集仪(27)；所述多通道数据采集仪(27)架设于顶框塑料架空层(1-6)上，并连接于计算机；所述数码照相机(28)在试验过程中应放置于可移动式水槽(1)的正前方，其位置不可发生挪动和旋转，应排除其他因素干扰，根据拍摄需要增设光源；

所述试验样管(2)顶端通过万象转轴(12)螺栓连接于液压伺服双频激振加载装置(16)中的运动传递导轨(20-5)上，将第一加载装置(19)和第二加载装置(20)组合得到的双频激振运动通过万象转轴(12)传递给试验样管(2)顶端，以便实现立管顶端双频激振加载。

2.根据权利要求1所述的一种基于浮式结构波频和慢漂组合的立管运动响应模拟装置，其特征在于，所述可移动式水槽(1)的左侧底部偏上20厘米处安装第一通水阀门(4)，用于控制和调整水槽水位；所述可移动式水槽(1)的水槽不锈钢底板(1-1)右侧安装第二通水阀门(5)，用于试验结束后水槽底部残余土壤和自来水的清理；所述钢化玻璃前侧板(1-4)的右侧黏贴刻度尺(6)，用于直接测量和记录水槽水位变化情况。