[实用新型]一种可移动海上自升式平台桩靴模型加载测试装置

说明书

本实用新型公开了一种可移动海上自升式平台桩靴模型加载测试装置，装置包括导轨、试验土槽、加载桩靴、传感器、数据采集仪和计算机，本实用新型针对自升式平台插拔桩靴的小模型比尺的试验设备，可有效模拟自升式平台插拔桩靴贯入、在位、受扰动，拔出等工作状态，并在加载过程中土体抗力和变形准确测量。对自升式平台基础稳定性及安全评估具有重要的意义。同时该装置结构简单，安装定位方便，试验过程可编程控制，操作简单，自动化程度高。

技术领域

本实用新型属于海上工程技术领域，具体涉及一种可移动海上自升式平台桩靴模型加载测试装置。

背景技术

近年来随着我国海洋油气开发，目前海上自升式平台可移动性强、可以有效减少海洋油气开发的成本以及作业稳定性好等优点，被广泛的应用，其主要结构包括上部结构、桩腿和桩靴。一般采用三桩腿形式的独立桩靴基础，可以在海床土体中对上部平台起到支撑和抗倾覆作用。其与传统桩基础平台相比入泥深度更小，且在相同的入泥深度下可以获得更大的承载力和更好的稳定性。

可移动井口平台在正常油气开采作业时，通常附近会存在自升式钻井平台(船)在执行钻井或维修作业。由于目前钻井平台桩靴的直径范围一般在6至20m之间，属于超大直径结构。故桩靴贯入过程会向下方和四周方向产生较大的挤排土作用，且拔出过程存在二次挤土与排土作用过程。因此海上自升式钻井平台插拔桩过程不可避免地对周围井口平台的桩靴基础产生不利影响，严重时可能会导致周围平台发生倾斜甚至倾覆，造成严重的工程事故。

因此模拟可移动井口平台在位状态受影响条件，并对承载力和位移变化进行分析，评价井口平台稳定性，对于井口平台自身的安全性评价有着重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可移动海上自升式平台桩靴模型加载测试装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种可移动海上自升式平台桩靴模型加载测试装置，导轨、试验土槽、加载桩靴、传感器、数据采集仪和计算机，所述导轨横置于试验土槽之上，在导轨上设置有可沿导轨移动的加载桩靴，加载桩靴包括用于与放置电机并用于夹在导轨上的电机安装板和下垫板、以及贯穿电机安装板和下垫板的传动机构，所述传动机构包括水平上动板、竖直传力导向杆和水平下动板，水平下动板下端设置法兰盘，法兰盘下端设置桩靴加载杆，在电机安装板的下端设置有步进电机，步进电机上端设置有丝杠，丝杠穿过电机安装板通过上动板丝杠付与水平上动板相连接，步进电机驱动电机丝杠转动，电机丝杠转动向水平上动板施加向下的力，使传动机构推动桩靴加载杆向下运动；计算机通过数据采集仪与传感器相连。

所述试验土槽呈正方体。

所述试验土槽的深度为1-3m。

所述导轨设置有可移动的称重架，可通过称重架的移动改变导轨的位置。

所述桩靴加载杆下端连接桩靴模型，所述桩靴模型为圆柱体或正方体。

所述传感器包括位移传感器和拉压传感器。

所述位移传感器为拉线式位移传感器，传感器主体安装在水平上动板，传感器拉线穿过水平上动板一端固定在电机安装板上，传感器通过探测拉线长度变化得到加载装置位移变化。

所述拉压传感器为S型应变式传感器，安装在桩靴加载杆上，可测量桩靴所受竖向力，通过传感器可将实时变化的桩靴受力及桩靴位移通过动态数据采集仪进行采集，将所得的力和位移通过计算机软件输出。

所述数据采集仪内设置有电机驱动器、电机驱动变压器、多轴运动控制器和电机驱动器，加载桩靴通过电机控制线与电机驱动器，电机驱动器连接电机驱动变压器，电机驱动变压器和电机驱动器与多轴运动控制器相连，电机驱动器和控制器变压器分别与电源开关相连。

一种可移动海上自升式平台桩靴模型加载测试方法，按照下列步骤进行：