[发明专利]一种埋土充压管道错动载荷作用下性能评估的实验方法

权利要求书

1.一种埋土充压管道错动载荷作用下性能评估的实验方法，其特征在于，采用埋土充压管道错动载荷作用下性能评估的试验装置，该试验装置包括可分离式箱体、加载组件、充压组件以及数据采集组件；

所述可分离式箱体包括固定端箱体和滑动端箱体；固定端箱体为组合式，包括固定结构件和能够相对于固定结构件轴向来回调整的滑动结构件，固定结构件的底部与支架固定连接，滑动结构件内嵌于固定结构件中，在滑动结构件的两侧开设有若干水平方向的第一条形槽，在固定结构件的两侧与滑动结构件的第一条形槽对应位置处设置有若干第一内螺纹孔，当滑动结构件沿固定结构件水平滑动至合适位置后，通过第一螺栓穿过第一条形槽后拧入固定结构件对应的第一内螺纹孔中以实现滑动结构件与固定结构件的固定连接；

所述滑动端箱体也为组合式，包括斜向加载件和能够相对于斜向加载件轴向来回调整的横向加载件，横向加载件内嵌于斜向加载件中，在横向加载件的两侧开设有若干水平方向的第二条形槽，在斜向加载件的两侧与横向加载件的第二条形槽对应位置处设置有若干第二内螺纹孔，当横向加载件沿斜向加载件水平滑动至合适位置后，通过第二螺栓穿过第二条形槽后拧入斜向加载件对应的第二内螺纹孔中以实现横向加载件与斜向加载件的固定连接；

在可分离式箱体的内部穿过有管道，其中固定端箱体位于管道的一端，滑动端箱体位于管道的另一端，且固定端箱体与滑动端箱体相分离；在固定端箱体的内部、滑动端箱体的内部以及固定端箱体与滑动端箱体之间的空间中均填充有将管道埋设的土体；

所述加载组件包括作动器、加载架和直线导轨，所述作动器包括横向加载作动器、第一斜向加载作动器和第二斜向加载作动器，所述加载架包括横向加载架和斜向加载架，所述直线导轨包括横向直线导轨和竖向直线导轨；

所述横向加载作动器的伸缩杆与横向加载架的一端连接，横向加载架的另一端与滑动端箱体的横向加载件相连接，横向加载作动器的根部设置有第一滑块，第一滑块安装在竖向直线导轨上；

所述斜向加载架共设置两个，分别为第一斜向加载架和第二斜向加载架，第一斜向加载作动器的伸缩杆与第一斜向加载架的上部连接，第一斜向加载架的下部与滑动端箱体的斜向加载件的底部一端连接，第二斜向加载作动器的伸缩杆与第二斜向加载架的上部连接，第二斜向加载架的下部与滑动端箱体的斜向加载件的底部另一端连接；在第一斜向加载作动器和第二斜向加载作动器的根部均设置有第二滑块，第二滑块安装在横向直线导轨上；

所述充压组件包括压力泵站，压力泵站通过高压软管与管道的充压端连接，管道的另一端为测量端；

所述数据采集组件包括压力传感器、非接触式三维应变光学测量系统、电磁流量计、动态采集仪及计算机终端；所述压力传感器安装在管道的测量端，所述非接触式三维应变光学测量系统共设置两台，分别为一台用于从可分离式箱体上方监测土体变形的顶部非接触式三维应变光学测量系统，和一台用于从可分离式箱体一侧监测箱体位移的侧向非接触式三维应变光学测量系统；所述电磁流量计安装在管道上；所述压力传感器、非接触式三维应变光学测量系统和电磁流量计均通过信号线与动态采集仪及计算机终端通讯连接；

该实验方法具体包括以下步骤：

(1)调整可分离式箱体的长度；

将固定端箱体的固定结构件固定在支架上，将滑动结构件沿固定结构件水平滑动至合适位置，然后将第一螺栓穿过第一条形槽后拧入固定结构件对应的第一内螺纹孔中固定；

将滑动端箱体的横向加载件沿斜向加载件水平滑动至合适位置后，通过第二螺栓穿过第二条形槽后拧入斜向加载件对应的第二内螺纹孔中固定；

(2)安装布置管道；

将管道布置于可分离式箱体的内部，并在可分离式箱体中填土，以将管道埋设；管道的充压端通过高压软管与压力泵站连接；

(3)安装数据采集组件；

在管道的测量端安装压力传感器，在管道上安装电磁流量计；在可分离式箱体上方安装顶部非接触式三维应变光学测量系统，在可分离式箱体一侧安装侧向非接触式三维应变光学测量系统；并将压力传感器、电磁流量计、顶部非接触式三维应变光学测量系统和侧向非接触式三维应变光学测量系统分别通过信号线与动态采集仪及计算机终端连接；

(4)通过加载组件实施加载；

通过第一斜向加载作动器、第二斜向加载作动器和横向加载作动器的组合，实现单独轴向拉/压荷载、有轴拉/压的斜向错动加载、无轴拉/压的斜向错动加载3类工况的试验；

当需要进行单独轴向拉/压加载试验时，首先将第一斜向加载作动器和第二斜向加载作动器调至竖直方向，然后松开但不取下滑动端箱体两侧边的所有第二螺栓，以使横向加载件可以沿斜向加载件在管道轴线方向水平滑动，但横向加载件与斜向加载件之间不发生相对竖向位移；启动横向加载作动器施加轴向拉/压荷载；

当需要进行有轴拉/压的斜向错动加载试验时，首先将第一斜向加载作动器和第二斜向加载作动器调至竖直方向或倾斜方向，然后松开但不取下滑动端箱体两侧边的所有第二螺栓，以使横向加载件可以沿斜向加载件在管道轴线方向水平滑动，但横向加载件与斜向加载件不发生相对竖向位移；再将所述横向加载作动器与横向加载架进行连接，先对管道施加横向荷载，达到预定值后保持不变，继续启动第一斜向加载作动器和第二斜向加载作动器施加错动荷载，在滑动端箱体沿加载滑道滑动时，横向加载作动器随滑动端箱体上下滑动，并同时伸出或回缩伸缩杆以维持荷载值不变；

当需要进行无轴拉/压的斜向错动加载试验时，滑动端箱体两侧边的所有第二螺栓不松开；所述横向加载作动器不与横向加载架连接，通过第一斜向加载作动器和第二斜向加载作动器施加荷载；

(5)数据采集；

在加载组件对管道实施加载过程中，分别通过压力传感器、电磁流量计、顶部非接触式三维应变光学测量系统和侧向非接触式三维应变光学测量系统实时测量，并通过信号线将测量数据传输至动态采集仪及计算机终端。