[发明专利]模拟风电基础受三向耦合荷载作用的试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种模型试验加载装置，尤其是涉及一种模拟风电基础受三向耦合荷载作用的试验装置。

背景技术

随着全球气候恶化和环境破坏的日益严重，节能减排和发展新能源已成为世界各国的共识。风电作为零污染能源成为了近几十年内实现电力清洁化、满足电力消费的主要发展方向。目前风电已是欧洲国家的主要新增装机来源，而对中国来说，西北地区、北方平原地区和东南沿海地区风能资源丰富，具有很大的开发利用价值。我国风电场的建设将极大地缓解我国东部地区的能源危机，优化电网结构，是实现可持续发展的重要方法，具有重大战略意义。“陆地、滩涂、近海、远洋”的发展是我国风电建设的一个必然趋势。我国具有将近4000万亩的滩涂地区，对滩涂的开发利用是缓解我国东部地区人口密集土地资源不足的必要措施，同时东部沿海滩涂地区风力资源丰富，在东部沿海滩涂建设风电场，不仅具备良好的动力储备，且对缓解东部地区的电力危机具有决定性的意义。

由于风机对变形的控制标准非常严格，因此对基础的要求极高，特别在沿海滩涂深厚的软土地基上，对基础的承载能力更要严格控制。沿海滩涂常用的基础形式有，桩基础、沉井加桩复合基础以及沉井基础。风电基础处在风电塔架和风机设备等竖向自重荷载、风机工作荷载以及风荷载产生的巨大水平力和弯矩三向荷载共同作用下，极易产生变形，如果这种变形得不到有效的控制，将会严重影响风机的正常运作和安全。同时，为保证风电场的长期运作，风机往往需要面对各种恶劣天气，特别是临海风电场，经常会暴露在台风等自然灾害下，这种强风天气容易造成风机基础达到极限承载力而破坏。找到合理的方法预测和控制多向荷载耦合作用下风电基础的变形和极限承载力，对保证风机的正常运作和安全具有重大的帮助，也是风电场的建设的重要保障。

针对竖向、水平向以及弯矩荷载耦合作用下的桩基础，横山幸满(1981)指出简单的应力叠加原理并不适合。因此风机基础的建设面临着两个问题：(1)多向耦合荷载作用下风机基础的变形控制；(2)多向耦合荷载作用下风机基础的极限承载力的确定。显然以上两方面至今还缺乏较为可靠的分析方法。为弥补理论分析的局限性，对于重要工程，需要结合室内模型试验进行分析，其中的关键技术是如何模拟基础受多向耦合荷载的作用，而目前尚未发现有关该问题的报道。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用范围广、模拟精度高的模拟风电基础受三向耦合荷载作用的试验装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种模拟风电基础受三向耦合荷载作用的试验装置，包括：

模型槽；

横梁支撑柱，该横梁支撑柱安装于模型槽上；

加载横梁，该加载横梁安装于横梁支撑柱上；

模型基础，该模型基础设在模型槽内；

竖向导轨，该竖向导轨与加载横梁连接；

竖向滑板，该竖向滑板连接于竖向导轨上；

竖向加载作动器，该竖向加载作动器一端与加载横梁连接，另一端与竖向滑板连接；

水平导轨，该水平导轨固定于竖向滑板上；

水平滑板，该水平滑板与水平导轨连接；

水平加载作动器，该水平加载作动器一端固定于竖向滑板上，另一端与水平滑板连接；

弧形滑板，该弧形滑板连接于水平滑板上；

转角加载作动器，该转角加载作动器一端固定于水平滑板上，另一端与弧形滑板连接；

加载杆，该加载杆一端固定于弧形滑板上，另一端与模型基础连接。

所述的模型槽包括槽钢骨架、有机玻璃和加固角钢，所述的槽钢骨架的前后左右四面通过有机玻璃密封成型，所述的加固角钢设置在槽钢骨架的中间部位。

所述的横梁支撑柱上设有多个均匀分布的螺孔和无级微调空槽，所述的模型槽通过螺栓与横梁支撑柱连接，所述的加载横梁通过螺栓可调整地连接在横梁支撑柱上，所述的横梁支撑柱和加载横梁均由钢结构制成。

所述的竖向导轨通过螺栓连接于加载横梁上，所述的竖向滑板底面固定有四个滑轮，所述的竖向滑板通过滑轮与竖向导轨滑动连接。

所述的竖向加载作动器的一端通过螺栓固定于加载横梁上，另一端通过螺栓固定于竖向滑板上。

所述的水平导轨焊接固定于竖向滑板上。

所述的水平滑板底面上固定有四个滑轮，顶面上固定有四个滑轮，所述的水平导轨通过水平滑板底面上的滑轮与水平滑板滑动连接，所述的弧形滑板通过水平滑板顶面上的滑轮与水平滑板连接。