[实用新型]一种适用于模拟水下多点地震输入的波-流耦合试验装置

说明书

本实用新型提供一种适用于模拟水下多点地震输入的波‑流耦合试验装置包括：两个蓄水池、试验水槽、造流平台、造流装置、造波装置、位于试验水槽内的振动台和消波板，其特征在于，两个蓄水池一个是主蓄水池，一个是L形蓄水池，造流平台置于L形蓄水池的靠内一侧，在造流平台上设置有开设有口的第二竖向挡板，造流装置置于两个竖向挡板之间的造流平台上，其出口连通到第二竖向挡板上的开口处；试验水槽的底部一侧与主蓄水池相连通，另一侧与造流平台相连通，在试验水槽底部靠中间位置留有开口区域，在所述开口区域布置振动台；造波装置和消波板分别位于试验水槽的两边。本实用新型既能够在多点地震激励，也能够实现地震动‑波浪‑水流耦合作用。

技术领域

本实用新型主要涉及土木和水利工程学科防震减灾领域，具体而言，是涉及一种适用于模拟水下多点地震输入的波-流耦合试验装置。

背景技术

2018年，我国地震工程领域首个国家重大科技基础设施——大型多点地震工程模拟研究设施，由天津大学牵头建设。该装置总建筑面积预计达7.7万平方米，建设周期为5年，建设完成后，将为世界重大工程的抗震研究提供有效平台。在此背景下，一些长大结构(如：跨海大桥、海底隧道和大型水电站等)，是需要考虑地震波在传播过程中的产生的多点波动效应(如：行波效应、衰减效应、场地效应和相干效应等)，这是因为，这些效应造成结构的不同部位受到不同的地震波作用不容忽视。于是，要进行多点地震试验来模拟此类长大结构的地震响应。但是，随着工程技术水平的发展和人们对于结构安全性要求的提升，当前已有的多点地震试验装置尚无法提供更加科学可靠的地震试验分析，这是由于对于水域环境下的长大结构而言，其需要同时考量在多种因素(地震动-波浪-水流耦合)作用下的多点地震研究分析。因为对于海上结构而言，受到环境影响的因素十分复杂。其复杂之处在于，不仅要考虑多点地震作用，还要考虑波浪和水流作用：波浪是水质点的振动引起的能量传递，水流是水质点的运动位移产生的冲击作用，分别属于不同的荷载，都能够对结构产生影响。

然而，现有地震模拟振动台的应用仍然具有一定的局限性，主要集中于以下几种情况：(1)只能实现地震动的一致输入(单点)，但不能实现水下地震振动台模拟；(2)可以实现地震动的一致输入(单点)，并且能够实现水下单点振动台模拟，但是不能实现水下多点振动台模拟；(3)虽然可以实现地震动的多点输入，但是不能同时考虑水域环境下多种因素(波浪和水流耦合)作用下的地震研究分析。并且，对于已有的振动台阵能够满足多维多点激励的需求，也是受限于振动台安装的位置和形式，只能模拟桥梁等离散形式的多点输入，不能研究如水电站和大坝等考虑离散多点输入来模拟地震动的实际连续输入的问题。而在实际工程情况中，水域环境往往复杂多变，并且结构具有跨度大的特点。因此，地震的多点波动效应和复杂环境因素的影响必须充分考虑在内，才能更加科学可靠的实现水域长大结构的地震试验模拟和分析。

总体而言，现有的地震模拟装置不能解决上述问题。目前缺少一种既能够应用在单点地震激励，也能应用在多点地震激励，同时能够实现地震动-波浪-水流耦合作用的地震试验模拟装置。

实用新型内容

本实用新型为解决目前缺少一种既能够应用在单点地震激励，也能应用在多点地震激励，同时能够实现地震动-波浪-水流耦合作用的地震试验模拟装置的问题，提供了一种适用于模拟水下多点地震输入的波-流耦合试验装置。该装置能够满足振动台各种布置形式的应用，也能够实现地震动-波浪-水流耦合作用。本实用新型采取以下技术方案：

一种适用于水下多点地震输入的波-流耦合试验装置，包括：两个蓄水池、试验水槽、造流平台、造流装置、造波装置、位于试验水槽内的振动台和消波板，其特征在于，两个蓄水池一个是主蓄水池，一个是L形蓄水池，造流平台置于L形蓄水池的靠内一侧，通过造流平台和第一竖向挡板形成L形蓄水池，在造流平台上设置有开设有口的第二竖向挡板，造流装置置于两个竖向挡板之间的造流平台上，其出口连通到第二竖向挡板上的开口处；