[发明专利]一种原位测量桶式基础的沉贯阻力的装置和方法

说明书

本发明公开了一种原位测量桶式基础的沉贯阻力的装置，包括一对内、外辅助钢板，内、外测量钢板，多个内、外壁应变传感器，内、外壁端阻压力传感器，一对内、外辅助钢板各自焊接在桶式基础的内、外壁面上；内测量钢板连接在一对内辅助钢板之间；外测量钢板连接在一对外辅助钢板之间；内、外测量钢板与桶体之间均填充橡胶；多个内壁应变传感器沿桶体的长度方向间隔地安装在内测量钢板的内侧面中部,多个外壁应变传感器与多个内壁应变传感器的安装位置一一对应地安装在外测量钢板的外侧面中部；内、外壁端阻压力传感器各自安装在内、外测量钢板的底面中部。本发明尺寸小且不损伤桶式基础。本发明还公开了一种原位测量桶式基础的沉贯阻力的方法。

技术领域

本发明涉及一种原位测量桶式基础的沉贯阻力的装置和方法。

背景技术

桶式基础是一种顶部封闭、底部敞开的桶状结构，它利用负压实现自安装，施工速度快且无需大型施工装备，大大节省了施工时间和成本，被广泛应用于海洋石油平台和海上风电领域。与传统的基础型式沉贯不同，桶式基础通过降低内部压力，依靠桶内外压差促使其沉贯至设计标高，而压差的大小与基础沉贯阻力有关，因此桶式基础施工的关键是准确估算其沉贯阻力。

桶式基础的沉贯阻力包括端阻力和内、外侧摩阻力。目前国外相关规范通过静力触探试验指标或土体不排水抗剪强度指标估算沉贯阻力，其中的经验参数具有地域特征，对于我国海域地质的适应性有待验证。另一方面，桶式基础在沉贯过程中，压差作用下桶内、外的土体受力状态不同导致内、外侧摩阻力存在差异，而经验公式中对桶内、外侧摩阻力无差异计算明显不符合实际工程。

桶式基础是深远海域工程结构的发展趋势之一，但在我国的应用时间尚短，工程经验不足，且未形成专门的标准规范，因此亟需研发一种能够原位测量桶式基础的沉贯阻力的装置和方法，以获得第一手资料，为类似工程结构设计和施工提供指导。

CN203284817公开了一种原位量测筒型基础端阻力和摩阻力的装置，该技术方案是在筒型基础的内、外壁上各自切削一个环槽，并在内、外壁的环槽内一一对应地嵌置一个内侧摩擦环和外侧摩擦环，代替筒壁受力并测量。该技术方案在小型模型试验中是可行的，对于实际工程，由于目前的筒型基础的直径一般有10多米，甚至20～30米，采用CN203284817的技术方案是很难实施的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种原位测量桶式基础的沉贯阻力的装置和方法，它的尺寸小巧，安装方便，且不损伤桶式基础的主体结构，能直观地测量桶式基础在沉贯过程中的端阻力和内、外侧壁摩阻力。

实现本发明的目的一种技术方案是：一种原位测量桶式基础的沉贯阻力的装置，所述桶式基础包括桶体和顶盖；所述装置包括一对内辅助钢板、一对外辅助钢板、内测量钢板、外测量钢板、多个内壁应变传感器、多个外壁应变传感器、内壁端阻压力传感器和外壁端阻压力传感器，其中，

所述内辅助钢板为弧度与所述桶体的内壁面的弧度适配的弧形板，内辅助钢板的一头设有公锁口，一对内辅助钢板沿圆周方向间隔地焊接在所述桶体的内壁面上，并且一对内辅助钢板的公锁口相对靠近；

所述外辅助钢板为弧度与所述桶体的外壁面的弧度适配的弧形板，外辅助钢板的一头设有公锁口；一对外辅助钢板与一对内辅助钢板一一对应地焊接在所述桶体的外壁面上，并且一对外辅助钢板的公锁口相对靠近；

所述内测量钢板的高度与所述桶体的高度相同，内测量钢板为弧形板，内测量钢板的两侧各自设有一个与内辅助钢板的公锁口扣接的母锁口，使内测量钢板通过两侧的母锁口连接在一对内辅助钢板之间，该内测量钢板的顶面焊接在所述顶盖的底面上；该内测量钢板的外侧面与所述桶体的内壁面之间填充橡胶；

所述外测量钢板的高度与所述桶体的高度相同，外测量钢板为弧形板，外测量钢板的两侧各自设有一个与外辅助钢板的公锁口扣接的母锁口，使外测量钢板通过两侧的母锁口连接在一对外辅助钢板之间，该外测量钢板的顶面焊接在所述顶盖的底面上；该外测量钢板的内侧面与所述桶体的外壁面之间也填充橡胶；