[发明专利]一种稳定筒型基础下沉负压的试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种海洋及港口工程的试验装置，尤其是涉及一种稳定复合式筒型基础分舱负压的新型试验装置。

背景技术

筒型基础于1994年在挪威首先成功应用，是一种新型的的海洋平台基础形式，它的外形像一只倒扣在土中的筒，实质上是一种裙板基础。由于筒型基础具有施工简便、可重复利用以及造价低等优点，被誉为“导管架基础工程技术新时代的曙光”，近年来筒型基础也逐渐被应用于港口航道工程以及海上风电领域。复合式筒型基础是一种适用于海上风机结构的新型筒型基础结构，与传统筒型基础不同，其筒体内部设置分舱，解决了单筒气浮托航浮稳性问题和精细调平控制的问题。依靠负压实现沉放安装就位，是筒型基础区别于其他基础的突出特点，也是其实现工程应用的前提。国内外工程证明，部分筒型基础之所以失败，多数是因为沉放过程出现问题，因此非常有必要开展对筒型基础沉放过程方面的研究。在施工沉放过程中，筒型基础平台首先在自重等作用下沉入土中一段距离，筒内与海床土体之间形成密封，然后通过筒内抽气或抽水在筒内外之间形成压力差（即负压），继而形成作用在顶盖上的压力将模型压入土中。施加负压过大或不足都会影响筒型基础顺利安装就位，目前由于筒型基础在国内外的应用历史尚短，工程经验尚不够丰富，相关的规范、规程更为缺乏，因此非常有必要开展模型试验研究，以指导筒型基础的设计和施工作业。

目前沉放试验施加负压时存在的两个主要问题是：（1）为了更好地研究负压与沉放速度、下沉深度、渗流量等之间的关系，需要在试验中控制负压大小，逐级施加负压并维持稳定，而由于试验模型尺寸相对较小，筒内气体（或水）体积非常有限，若在试验中直接使用真空泵（或渗流泵）抽吸筒内气体（或水），往往会造成施加负压过大，负压数值波动不稳定，并且施加负压不易控制，无法实现逐级施加；（2）对于多舱筒型基础，为保证其在沉放过程水平度满足要求，保持良好下沉姿态，应做到分舱均匀加载，即各分舱之间的负压值应保持一致，而现有试验技术难以实现在相互独立的各分舱之间施加相同且稳定的负压。这都大大降低了试验结果的可靠性和实用性。

发明内容

本发明的目的，是针对现有技术在沉放试验时负压不易控制、无法实现逐级施压和难以保证各个分舱之间施加负压稳定性的问题，提供一种可为分舱筒型基础稳定下沉负压，并且结构简单、便于控制的试验装置及其试验方法。

本发明通过如下技术方案予以实施。

一种稳定筒型基础下沉负压的试验装置,包括负压调节罐、控制阀和连接管路，其特征在于，负压调节罐2的前端设置有真空泵1，真空泵1通过连接管路Ⅰ8与负压调节罐2相连接，连接管路Ⅰ8临近负压调节罐2的一端设置有负压调节罐控制阀10；负压调节罐2的顶部还设置有负压调节罐真空表4和负压调节罐补气控制阀11；负压调节罐2的中央位置通过连接管路31与筒型基础模型6相连接，连接管路Ⅲ31上设置有模型控制阀（12），连接管路Ⅲ31通过复合式筒型基础6的分舱一连接管路17、分舱二连接管路18、分舱三连接管路19、分舱四连接管路20、分舱五连接管路21、分舱六连接管路22、和分舱七连接管路23、分别与分舱一24、分舱二25、分舱三26、分舱四27、分舱五28、分舱六29及分舱七30相连接；负压调节罐2通过连接管路Ⅱ9与备用调节罐3相连接，连接管路Ⅱ9上设置有备用调节罐控制阀13，备用调节罐3的顶部设置有备用调节罐真空表5和备用调节罐补气控制阀14；负压调节罐2和备用调节罐3的侧壁底部分别设置有负压调节罐排水控制阀15和备用调节罐排水控制阀16；

负压调节罐2与备用调节罐3均为圆筒结构，直径为1.2m，高度为1.2m。

连接管路Ⅱ9与连接管路Ⅲ31的管径为DN50，连接管路Ⅰ8与分舱一连接管路17、分舱二连接管路18、分舱三连接管路19、分舱四连接管路20、分舱五连接管路21、分舱六连接管路22、分舱七连接管路23的管径均为DN15。

所述负压调节罐控制阀10、负压调节罐补气控制阀11、模型控制阀12、备用调节罐控制阀13、备用调节罐补气控制阀14、负压调节罐排水控制阀15和备用调节罐排水控制阀16均为球阀。

所述真空泵1为水环式真空泵，额定功率大于1KW，极限真空可达到-0.09MPa。

本发明的一种稳定筒型基础下沉负压的试验装置，其主要特点是利用负压调节罐稳定负压，具有工作稳定、运用灵活、可扩展使用、适用范围广、制作成本低等优点。具体有益效果如下：