[发明专利]一种钢悬链线立管触底振动实验方法及系统

权利要求书

1.一种钢悬链线立管触底段振动实验方法，其包括以下内容：

1)设置一水槽，在水槽底部铺设物性与力学特性与原型海床海土相接近的粘土，水槽内的水位高于粘土上表面，在水槽末端设置有消波区，在消波区上方的水槽上设置出水口，并通过将出水循环回流的方式模拟立管触底区的海流；

2)应用截断模拟的方法，在有限的水槽内设置一立管触底段模型，对立管触底段模型的一端施加垂向载荷和水平侧向载荷，模拟浮体运动引发的钢悬链线立管触底振动，及管-土相互作用形成的海床沟槽；

3)通过间隔设置在立管触底段模型上的加速度传感器和应变片，收集模型触底振动的响应信号，进而得到海床床面土体性质及不同流速阻尼条件对钢悬链线立管触底振动影响。

2.实现如权利要求1所述方法的一种钢悬链线立管触底段振动实验系统，其特征在于：它包括海床模拟造流装置、支撑架和立管运动装置；

所述海床模拟造流装置包括一水槽，所述水槽内铺设有粘土，所述水槽内的水面高于所述粘土上表面；所述水槽末端设置有一倾斜的消波区，所述消波区上方的水槽上开设排水口，所述排水口下方设置一水箱，所述水箱通过回流管和流速控制泵连接至水槽前端底部；所述粘土内设置有一吸力锚，所述吸力锚连接一立管触底段模型的一端，所述立管触底段模型的另一端连接一立管接头；所述立管触底段模型上间隔设置有若干加速度传感器和应变片；

所述支撑架跨越在所述水槽前部，其包括一由立柱和横梁组成的框架，在跨越所述水槽的两横梁上对称设置有四根光杠，所述四根光杠顶部连接有一“工”字形钢板，所述钢板上固定连接一垂向液压缸的缸体；

所述立管运动装置包括一活动板，其通过螺母固定连接在所述垂向液压缸的活塞杆底部，所述活动板的四角穿套在所述四根光杠上，所述活动板中部设置有两根侧向运动滑轨，所述侧向运动滑轨的两端分别设置有滑块，同一端的两所述滑块上共同连接一活动框，其中一所述活动框连接一侧向液压缸的输出端；两所述活动框内分别设置有一轴向运动滑轨，两所述轴向运动滑轨上分别设置有滑块，练所述轴向滑轨上的所述滑块顶部共同连接一底板，所述底板中心固定设置一连接杆，所述连接杆的底部连接所述立管接头。

3.如权利要求2所述的一种钢悬链线立管触底段振动实验系统，其特征在于：所述支撑架中由立柱和横梁组成的框架包括四根立柱和四根横梁，其中两根短的所述横梁底部对应设置一连接两所述立柱的底座，两所述底座通过地脚螺栓固定连接在地面。

4.如权利要求2所述的一种钢悬链线立管触底段振动实验系统，其特征在于：在所述支撑架位于水槽一侧的两立柱之间对角设置一斜撑，且两侧所述斜撑方向相反，每一所述斜撑中间通过反向螺纹接头连接。

5.如权利要求3所述的一种钢悬链线立管触底段振动实验系统，其特征在于：在所述支撑架位于水槽一侧的两立柱之间对角设置一斜撑，且两侧所述斜撑方向相反，每一所述斜撑中间通过反向螺纹接头连接。

6.如权利要求2或3或4或5所述的一种钢悬链线立管触底段振动实验系统，其特征在于：所述连接杆先转动地连接一接头，再将所述接头固定连接所述立管接头。