[发明专利]用于地基沉降储罐结构分析的实验系统

说明书

技术领域

本发明涉及实验模拟技术领域，特别涉及一种用于地基沉降储罐结构分析的实验系统。

背景技术

近些年，大型储罐设计、建造技术迅速发展，储罐大型化已经成为原油储运专业技术发展的一个必然趋势。随着储罐大型化发展，因储罐地基沉降引起的安全风险愈发突出，相关研究工作逐步受到重视。为了便于运输和装卸，我国的石油储备基地大多数建设在沿海沿江地区。这些地区的地基松软，其基础承载力低。建造在软土基础上的立式钢储罐会发生沉降变形，造成泄漏、破裂等事故。储罐地基沉降严重影响储罐及其附件结果的稳定性及安全性。为了保障储罐的安全，降低破裂、泄漏等事故的发生，减少环境污染，需要进一步加强对储罐在沉降下的安全性研究。

当前，国内外高校和研究机构建立了一些模拟储罐试验平台，但绝大多数模拟储罐试验装置是用于罐体材料腐蚀机理研究、罐体检测技术研究和工艺技术等研究，而目前还没有能够开展典型地基沉降影响下的中型储罐试验装置或平台。特别是对于按大比例仿造大型储罐，采用全钢结构的，能够模拟各种储罐地基沉降形式并进行罐体变形测量及罐壁应力测量的实验装置，目前国内还是空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于地基沉降储罐结构分析的实验系统，可以模拟各种储罐地基沉降形式并进行罐体变形测量及罐壁应力测量。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种用于地基沉降储罐结构分析的实验系统，包括：

基础，用于作为所述实验系统的承载基础；

基于实际储罐按照预定比例缩小后制作成型的模拟储罐，其具有圆柱形罐体；

升降控制子系统，其包括控制器，以及通过信号线与所述控制器连接的多个电控升降装置；所述控制器中存储有多种沉降形式；

测量子系统，其包括：架设在所述基础上的支撑架、以及设置在所述支撑架上的激光位移传感器、通过千分表支架设置的多个千分表、固定在所述模拟储罐的罐壁上的应变传感器；

加载子系统，其包括：通过管道与所述模拟储罐连通的蓄水池和水泵。

在一个优选的实施方式中，所述千分表设置有测量头，所述多个千分表均匀分布在所述罐体的四周，所述千分表的测量头固定在所述电控升降装置与罐底的连接处。

在一个优选的实施方式中，所述千分表在沉降前置零，沉降后获取的数值为所述千分表测量头位置的变化量。

在一个优选的实施方式中，所述激光位移传感器通过获取沉降前后预定点的距离差确定所述预定点位置的变形量。

在一个优选的实施方式中，所述控制器与所述千分表及激光位移传感器电性连接，根据所述千分表测量头获取的变形量获取所述罐体底部的变形量同时校准所述电控升降装置的位移。

在一个优选的实施方式中，所述罐体上设置有进液口和排液口，所述加载子系统的管道包括供液管道和出液管道，所述供液管道与所述进液口相连接，所述出液管道与所述出液口相连接，所述加载子系统还包括用于控制所述进液口通断的进口阀门和用于控制所述出液口通断的出口阀门。

在一个优选的实施方式中，所述控制器中存储的沉降形式包括：地基均匀沉降、地基不均匀沉降、整体倾斜沉降、罐底板碟形沉降，其中每种存储的沉降形式下对应存储有相应的电控升降装置的位移变化量。

在一个优选的实施方式中，所述支撑架上设置有一个固定件，所述固定件用于固定所述激光位移传感器，所述固定件能相对所述支撑架移动和转动。

在一个优选的实施方式中，所述应变传感器为光纤光栅应变传感器，所述光纤光栅应变传感器设置在所述模拟储罐发生变形的位置。

在一个优选的实施方式中，所述模拟储罐由预定厚度的钢板制成，所述模拟储罐与实际储罐的预定比例为大于等于1:16。

本发明的特点和优点是：本申请实施方式中提供一种用于地基沉降储罐结构分析的实验系统，其设置有基础、模拟储罐、升降控制子系统、测量子系统和子加载子系统。与现有技术相比，本发明所提供的用于地基沉降储罐结构分析的实验系统，具有以下特点和优点：

1、与实际情况相似度高。本发明是一种用于地基沉降储罐结构分析的实验系统，其中的储罐模型是全尺寸的大型储罐的按一定比例缩小的模型，能高度有效的模拟大型储罐在地基沉降下的各种结构状态。

2、能模拟多种地基沉降形式。本发明在储罐底部连接了若干电控升降装置，通过控制各个电控升降装置的位移量能模拟各种工况下的多种主要的储罐地基沉降。本发明不仅能够模拟罐壁的不同沉降形式还能模拟罐底的不同沉降状态。