[发明专利]一种模拟深水环境下管道均布荷载的试验方法

权利要求书

1.一种模拟深水环境下管道均布荷载的试验方法，其特征在于，包括如下步骤

步骤100，利用一个可注水的高压舱体，将试验管件放入高压舱体内，并将试验管件的两端通过万向座与高压舱体的两端活动舱门连接，在高压舱体的上方安装有利用液压杆伸入高压舱体内的液压装置，液压杆的端部安装有水平的位移传递板，位移传递板上并列安装有与试验管件中部接触的弹簧组，试验管件上沿轴向布置有多个获取试验管件变形信息的应变片；

步骤200，在弹簧组中每根弹簧的端部安装有与试验管件表面贴合的柔性板，弹簧组中各弹簧的刚度由中间向两侧逐级递减，呈三角形荷载分布，在高压舱体内安装有水压传感器，在每根弹簧上分别安装有位移传感器和加速度传感器，在高压舱体外安装有采集内部各传感器信息和控制液压装置的控制系统；

步骤300，向高压舱体内注入预定压力的水后，启动液压装置向位移传递板施加一个集中力，位移传递板将集中力由弹簧组均匀分散到试验管件上，在弹簧组达到预定载荷后，停止液压装置的加载，继续对高压舱体内进行注水加压，直至达到试验预设值或试验管件破坏；

步骤400，在注水和施压过程中，由控制系统通过各传感器获取试验进程中各部件的数据并控制试验进程，在达到试验目的后，排空高压舱体内的水并取出试验管件，完成整个试验。

2.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，

所述步骤200中，通过计算试验管件中部的位移量，计算出每根弹簧的位移量，再根据位移量即可确定每根弹簧的刚度，具体过程如下：

F＝F₁+F₂+F₃+F₄+F₅

F₃＝2F₂＝2F₄＝4F₁＝4F₅

F_n＝K_n×U_n

其中，U为预计试验管件中部的最大位移距离，H为柔性板长度，E为试验管件弹性模量，I为试验管件的惯性矩，L为试验管件总长度，F为等效力总和，F_n分别为弹簧变形后产生的集中作用力，F₁-F₅表示由左向右弹簧产生的作用力，K_n为弹簧刚度。

3.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，

所述高压舱体为圆柱形且水平摆放，在所述高压舱体的两端安装有活动舱门，在所述高压舱体的上部设置有进水阀和排气阀，底部安装有排水阀。

4.根据权利要求3所述的试验方法，其特征在于，

所述万向座包括分别与所述试验管件两端固定的法兰，与所述舱门内表面固定的连接座，及分别与连接座和法兰连接的铰支座；连接座朝向铰支座的一端设置有空腔和封闭空腔且带有连接孔的封闭盖，铰支座包括可伸入空腔内且被封闭盖限制脱离的连接球，和与连接球固定连接的转接法兰。

5.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，

所述弹簧组中弹簧的数量为5～9根，且覆盖长度至少包括所述试验管件的弯曲段。

6.根据权利要求5所述的试验方法，其特征在于，

弹簧组通过弹性件与试验管件接触，所述弹性件为弧形的柔性板，弧形的角度与所述试验管件的表面弧度相同，各柔性板沿所述试验管件的轴向分别贴附在所述试验管件的管身上。

7.根据权利要求6所述的试验方法，其特征在于，

所述柔性板相互之间通过销轴连接以实现荷载传递，在所述柔性板的轴向一端安装有中空的单根管道，另一端安装有间隔设置的两根空心管道，其中两根管道之间的间隔距离与所述单根管道的长度相同，相邻所述柔性件分别通过同时插入三个管道的销轴连接在一起。

8.根据权利要求7所述的试验方法，其特征在于，

在所述柔性板靠近所述弹簧的一面安装有固定弹簧端部的弹簧固定座，弹簧固定座上设置有供所述弹簧端部插入的弹簧孔。

9.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，

所述应变片的间隔距离为10米，各所述应变片通过导线与外部的应变采集仪连接。