[实用新型]固体运移与波流耦合下悬浮隧道动力响应试验装置

说明书

本实用新型属于海洋工程和桥梁隧道工程技术领域，涉及一种固体运移与波流耦合下悬浮隧道动力响应试验装置，包括设置在试验港池内的悬浮隧道试验管体、造波造流装置及传感器数据采集装置，试验港池的上方设有桁架拖车装置，桁架拖车装置上设有能作用于悬浮隧道试验管体的固体运移装置。本实用新型的试验装置可以真实有效模拟水下悬浮隧道在波流、固体冲击等荷载作用下的结构受力及动力响应情况。

技术领域

本实用新型属于海洋工程和桥梁隧道工程技术领域，具体涉及一种固体运移与波流耦合作用下悬浮隧道动力响应试验装置。

背景技术

悬浮隧道(阿基米德桥)，是一种跨越深海海峡、大江湖泊等水道的新型交通结构，其通过自身浮力来参与支撑隧道重量和交通荷载，并且相对于跨海桥梁、沉管隧道等结构具有纵向坡度小、结构总体长度短以及全天候运营等优点。悬浮隧道在运营期间，除受到波浪、洋流以及移动车辆荷载等作用外，还面临着沉船、海面坠物、潜艇以及大型海洋生物运移碰撞冲击的风险。

目前关于固体运移冲击荷载方面的研究是处于初步阶段，而悬浮隧道试验管体长度大，结构柔，又处于深水环境中，在冲击荷载作用下，整体结构会发生较大变形和振动，同时过大的冲击力可能会导致管体局部破损而发生涌水等次生灾害，严重威胁内部交通和人员的生命安全。悬浮隧道在固体运移作用下同样受到了波流场的耦合作用，在固体运移冲击荷载作用下的悬浮隧道会发生非线性振动，进而与周围波流场产生相互作用。在波流耦合及固体运移冲击作用下，采用理论分析与数值模拟时需要对实际模型进行过多简化，使得研究结果与实际情况有较大的误差，于是有必要进行固体运移与波流耦合作用下悬浮隧道动力响应试验。

地震与波流耦合作用下悬浮隧道动力响应试验装置(专利号：CN110174227A)考虑了地震与波流耦合作用的悬浮隧道动力响应试验装置，它能够模拟水下悬浮隧道在波流、地震等载荷作用下的结构运动情况。但未进行结构振动加速度的测量，并且无法再现固体运移对悬浮隧道的冲击作用情况。

悬浮隧道整体冲击响应试验装置(专利号：CN104034504A)提出了一种模拟整体冲击的悬浮隧道试验装置，它可以通过落锤与其导轨的联合作用来调整冲击荷载。但所提出的落锤冲击装置只能进行竖向冲击作用，模拟海洋坠物及沉船的冲击情况，对于潜艇以及大型海洋生物运移碰撞冲击无法模拟再现。同时，落锤冲击装置只能通过调整下落高度来达到模拟冲击荷载的目的，无法实现对固体运移冲击速度的精准试验模拟。

因此，为了准确把握悬浮隧道在固体运移及波流耦合作用下的振动特性及受力情况，需对前人试验模型进行总结分析、弥补不足之处，来设计在固体运移及波流耦合作用下悬浮隧道的港池模型试验装置。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种固体运移与波流耦合下悬浮隧道动力响应试验装置，旨在解决现有技术中未进行结构振动加速度的测量及未对固体运移冲击速度的精准试验模拟等问题。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：固体运移与波流耦合下悬浮隧道动力响应试验装置，包括设置在试验港池内的悬浮隧道试验管体、造波造流装置及传感器数据采集装置，试验港池的上方设有桁架拖车装置，桁架拖车装置上设有能作用于悬浮隧道试验管体的固体运移装置。采用上述方案，通过造波造流装置与桁架拖车装置相结合，用以模拟固体运移与波流耦合作用，实现悬浮隧道在复杂海洋环境下面临着沉船、海面坠物、潜艇以及大型海洋生物运移碰撞冲击的动力响应试验模拟，可以真实有效模拟水下悬浮隧道在波流、固体冲击等荷载作用下的结构受力及动力响应情况。

进一步，试验港池的一侧设置所述的造波造流装置，另一相对侧布置有金属网状消波装置。

进一步，试验港池的底部安装有多组滑轮装置，悬浮隧道试验管体通过锚索设置在滑轮装置上。