[发明专利]可考虑冲刷影响的桶基侧向动阻抗试验测量装置及方法

权利要求书

1.可考虑冲刷影响的桶基侧向动阻抗试验测量装置，其特征在于：包括顶面开口中空的试验铁箱，盖于试验铁箱顶面的加载架，均内设于试验铁箱的桶形基础、风机塔架、质量块、低频电磁激振器和激振器固定架，以及数据采集系统；

所述试验铁箱内填有用于模拟海床的试验土和用于模拟海水的试验水，所述桶形基础为底面开口的中空桶体，桶形基础的顶盖通过垂直相连于顶盖的风机塔架与质量块相连；所述桶形基础的开口底面朝向位于试验铁箱正中央的试验土并贯入试验土中，直至试验土填充满桶形基础的中空容腔；

所述低频电磁激振器安装于激振器固定架、并分布于风机塔架的侧边，所述激振器固定架悬挂于加载架；

所述数据采集系统包括依次相连的动态采集仪和计算机，均与动态采集仪相连的力传感器、加速度传感器、土压力传感器、孔隙水压力传感器、激光位移传感器和应变片；

所述力传感器设置在低频电磁激振器和风机塔架之间，用于测量低频激振器对风机塔架所施加的激振力大小；所述加速度传感器设置在质量块的顶端，用于测量桶形基础在荷载施加过程中加速度大小；所述土压力传感器设置在桶形基础顶盖底面与试验土的接触面上，用于测量桶形基础周围试验土的动力响应；所述孔隙水压力传感器设置在桶形基础的中空内腔中轴线上和桶壁内外两侧、以及靠近桶壁的试验土中，用于测量孔隙水压力的累积和消散情况；所述激光位移传感器设置在桶形基础的顶盖顶面上并分布于顶盖中轴线两侧，用于测量桶形基础的位移；所述应变片设置在桶形基础的中心轴面上的桶壁内外两侧，用于测量桶形基础的桶壁应变；

所述试验铁箱的箱壁内侧面和箱底内底面均设置有阻尼涂料层。

2.根据权利要求1所述的可考虑冲刷影响的桶基侧向动阻抗试验测量装置，其特征在于：所述试验铁箱的箱内设置有排水管，所述排水管靠近箱底内底面布设、并伸出试验铁箱的箱壁。

3.根据权利要求1所述的可考虑冲刷影响的桶基侧向动阻抗试验测量装置，其特征在于：所述试验铁箱通过钢板焊接而成，并做防锈处理。

4.根据权利要求1所述的可考虑冲刷影响的桶基侧向动阻抗试验测量装置，其特征在于：所述试验铁箱的箱壁外侧面沿着轴向长度方向设置有角钢肋条。

5.根据权利要求1所述的可考虑冲刷影响的桶基侧向动阻抗试验测量装置，其特征在于：所述桶形基础通过重力方式或抽真空形成负压方式贯入试验土中。

6.根据权利要求1所述的可考虑冲刷影响的桶基侧向动阻抗试验测量装置，其特征在于：所述激振器固定架包括依次相连的L形钢板和钢板固定架，所述低频电磁激振器安装于L形钢板上，所述钢板固定架悬挂于加载架。

7.根据权利要求1所述的可考虑冲刷影响的桶基侧向动阻抗试验测量装置，其特征在于：所述加载架为倒U型，包括横梁和分别垂直于横梁两端的竖梁；所述竖梁设置有钢板加劲肋。

8.根据权利要求1所述的可考虑冲刷影响的桶基侧向动阻抗试验测量装置，其特征在于：所述风机塔架通过法兰连接盘与桶形基础相连，所述风机塔架和质量块通过定位螺丝固定相连。

9.根据权利要求1所述的可考虑冲刷影响的桶基侧向动阻抗试验测量装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）在试验铁箱中桶形基础的顶盖周围模拟出冲刷坑，静置等待，直至引起的试验土扰动消失；

2）启动低频电磁激振器对桶形基础进行不同频率、不同幅值的水平荷载加载，通过土压力传感器、孔隙水压力传感器和应变片计算得桶形基础与试验土的作用力，通过激光位移传感器计算得桶形基础的位移，最后计算得桶形基础的动刚度；

3）在质量块上施加一个侧向的初始位移或初始加速度，让桶形基础自由振动，通过加速度传感器测得自由振动的衰减曲线，计算得桶形基础的动阻尼；

4）通过土压力传感器和孔隙水压力传感器的数据采集，研究土压力和孔隙水压力对桶形基础侧向动阻抗的影响；

5）通过在桶形基础的顶盖周围模拟不同形态、不同大小、不同深度的冲刷坑，进行加载试验后通过数据采集和对比分析，获得桶形基础在冲刷影响下侧向动阻抗的变化规律；

6）通过在冲刷坑内加入不同密实度的试验土，进行加载试验后通过数据采集和对比分析，获得桶形基础在泥沙输运与冲刷共同影响下侧向动阻抗的变化规律。