[实用新型]动载荷下导管架平台桩-土作用试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及试验装置，尤其涉及一种用于模拟海洋环境载荷作用下平台桩-土相互作用关系的动载荷下导管架平台桩-土作用试验装置，属于海洋工程技术领域。

背景技术

在海上石油开发工程中，需要在海上建造采油平台、生活平台、中心处理平台等各种平台。平台一般主要包括：海洋工程组块、水下支撑结构-导管架及立管等海洋工程结构物，这些海洋工程结构物一般为钢结构。

在导管架平台长期经受波浪、海风、冰等环境荷载的作用下，致使平台桩与桩基土体产生相互作用力。平台桩与桩基土体产生相互作用力后会使土体约束力减弱，进而导致平台桩基松动，影响整体平台结构安全。因此，需要通过试验来分析平台桩与桩基土体作用力对平台结构安全影响规律。

目前，国内外的相关研究多是基于模拟地震振动的桩-土作用研究，尚未见到相关环境荷载作用下导管架平台桩与桩基土体相互作用的研究文献。一般情况下，可进行单桩的桩-土相互作用试验，但，此种试验与导管架平台桩与桩基土体相互作用偏差较大。因此，在一定理论分析的基础上，模拟海底工况，建立合理的试验方法和装置，结合试验研究导管架平台桩-土作用对于平台安全、可靠的开采深水油气具有非常重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种动载荷下导管架平台桩-土作用试验装置，其可以模拟复杂的海洋环境荷载，并通过对导管架平台相似模型施加作用力，能够更全面、准确地分析桩-土作用关系；同时，能够准确的模拟实际工程中导管架平台的桩-土作用，并根据试验结果有针对性的改善导管架平台桩基基础，以达到提高导管架平台使用寿命和进一步保证平台安全性、可靠性目的。

本实用新型的目的是由以下技术方案实现的：

一种动载荷下导管架平台桩-土作用试验装置，其特征在于：设有箱体、导管架模型、承载装置、液压缸、导向滑动装置，其中，导管架模型及承载装置安装在箱体上，液压缸固定在承载装置上，导向滑动装置安装在承载装置上，箱体内安装有检测装置，通过上述连接构成一动载荷下导管架平台桩-土作用试验结构。

所述箱体为筒形结构，箱体内装有土体及水，其中，水位高于土体的上表面。

所述导管架平台模型安装在箱体的中部，导管架平台模型与导管架原型的比例为：1∶50，导管架平台模型的主桩腿插入到箱体饱和的土体内。

所述承载装置包括：承载台、数个支撑柱、挂杆、挂钩、滑动套、滚珠逆止器、承载环、吊杆，其中，承载环设在承载台的上面，承载杆穿过承载台的一端与承载台相连，吊杆的一端与承载台垂直相连，另一端安装在承载环上，挂钩的一端和滚珠逆止器固定于承载杆上，挂钩另一端悬挂在挂杆上，挂杆安装在支撑柱上，支撑柱安装在承载环及导向环之间。

所述液压缸安装在承载台上，液压缸的伸缩杆与导管架平台模型相连；液压缸为伺服液压缸。

所述导向滑动装置设有：导向环，导向环上设有数个导向定位孔，导向定位孔内安装有用于支撑承载台的定位螺栓，导向环安装在箱体上端外侧。

所述检测装置包括：应变片、应变式土压力盒、位移传感器，其中，应变片及应变式土压力盒固定于导管架平台桩腿上，应变式土压力盒的一端与土体接触，位移传感器的一端固定于导管架平台桩腿上，另一端固定于箱体上。

所述滑动套为圆柱形且内部中空，滑动套与承载杆连接为一体。

本实用新型的有益效果：

1.通过伺服液压缸来模拟复杂的海洋环境荷载，并通过控制伺服液压缸来对导管架平台相似模型施加作用力，本实用新型能更全面准确的分析桩-土作用关系。

2.通过导向环可以调节伺服液压缸从0°、45°、90°三个方向对导管架平台模型的不同部位施加作用力，进而更为全面的从不同角度模拟海洋环境载荷，以保证模型试验的准确与真实可靠。

3.通过控制承载台的高度来调节伺服液压缸对导管架平台模型施加作用力的位置，进而模拟不同海况下的环境载荷，比如：各种高度海浪或各种高度海冰时的作用力等。

4.承载装置与土箱配合连接为一体，在伺服液压缸加载作用力时，可以将伺服液压缸的反作用力传递到土箱上，进而保证施加的作用力较大时试验可以平稳进行。

附图说明：

图1为本实用新型立体结构示意图。

图2为本实用新型结构主视图。

图3为本实用新型结构俯视图。

图4为本实用新型结构试验原理示意图。

图中主要标号说明：