模拟海流载荷下管土动力相互作用的加载系统

摘要

本发明公开一种模拟海流载荷下管土动力相互作用的加载系统，包括模拟海流向管道施加循环载荷的加载装置和测量管道位移的测量装置，其中加载装置包括将输入的匀速转动转换为往复转动的传动装置、将往复转动转化为指定常荷载与正弦荷载叠加的位移载荷转化装置和根据所述管道的位移调整绳索的长度，使得循环载荷不因多周期的累积管道位移而发生衰减的位移修正装置。通过加载装置生成循环载荷，对管道加载，从而模拟波流等动力载荷对部分嵌入土体海底管道的循环作用；加载方向、大小、周期、幅值均可调节，可实现对模型管道所受外载荷、管道位移、管道邻近土体孔压变化的实时同步测量，结构更为简单、制作成本也相对较低。

主权项

一种模拟海流载荷下管土动力相互作用的加载系统，其特征在于，包括：循环载荷加载装置，用于向置于床面上的管道两端的中心轴施加循环载荷，所述循环载荷加载装置包括：传动装置，将电机输入的匀速转动转换为模拟正弦的往复转动；传动装置输入端与电机主轴连接，传动装置输出端与位移载荷转化装置连接；所述位移载荷转化装置，将上述往复转动转化为指定常荷载与模拟正弦荷载叠加的循环荷载；所述位移载荷转化装置包括线筒、加载弹簧以及第一配重块；所述线筒中心轴与所述传动装置输出端连接；所述第一配重块通过第一绳索绕设在线筒上；所述加载弹簧一端通过第二绳索绕设在所述线筒上，另一端连接在所述管道中心轴上；位移修正装置，用于根据所述管道的位移调整第二绳索的长度，使得循环载荷不因多周期的累积管道位移而发生衰减；所述位移修正装置包括单向轴承，所述线筒包括所述线筒中心轴和套设于所述线筒中心轴上的外筒，所述单向轴承设置在所述线筒中心轴与外筒之间；测量装置，用于实时测量所述管道所受加载力变化、沿床面的水平位移、垂直床面方向的嵌入深度以及所述管道邻近土体在循环载荷下的孔压变化；所述测量装置包括用于测量施加在所述管道上循环载荷拉力的拉力传感器、用于测量所述管道沿床面水平位移的激光位移传感器、用于测量所述管道垂直床面方向嵌入深度的激光位移传感器、用于测量所述管道邻近土体在循环载荷下孔压变化的孔压传感器和用于对上述传感器的工作进行同步触发和采集传输的多通道数据同步采集系统。