CN104567771B - 无约束油气管线横向运动过程中竖向位移测定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无约束油气管线横向运动过程中竖向位移测定装置，包括竖向测量装置和土面平整装置；所述竖向测量装置包括竖向位移传感器及其测量平台，所述测量平台水平置放在被测管线上，所述测量平台的后边侧通过两个滑块分别与左右两根竖向导轨连接，在两根所述竖向导轨上各设有一固定爪Ⅰ，在两根所述竖向导轨的中部连接有传感器安装槽，所述竖向位移传感器安装在所述传感器安装槽内；所述土面平整装置包括一水平推板，所述水平推板的后侧两端各固接一固定爪Ⅱ；所述竖向位移传感器与所述动静态应变采集仪连接，所述动静态应变采集仪与所述计算机连接。本发明能够准确测定管线发生横向无约束运动时的竖直向位移变化。

Description

无约束油气管线横向运动过程中竖向位移测定装置
技术领域
本发明涉及一种无约束管段横向运动全过程监控测试系统，特别是一种无约束油气管线横向运动过程中竖向位移测定装置。
背景技术
中国发明专利文献CN104075936A在2014年10月01日公开了无约束管段横向运动全过程监控测试系统，在该系统中，管线水平方向和竖直方向的平动自由度以及管线绕自身轴向的转动自由度不受限制。被测管线仅依靠加力板的推动作用使其与土体相互作用，可以有效模拟管线在地基土体中横向运动的过程，并研究管线入土深度、土体物理力学性质、管线自重及管线运动速率、曲率等多种因素条件下土体抗力的大小。但是无约束管段横向运动全过程监控测试系统存在着自身的不足，数据采集系统能够实时监测管线受到的水平抗力的大小，但是无法通过数据直观地显示管线的运动轨迹变化。并且，在管线的铺设过程中无法保证管线前部土面的平整，使得管线前部土面凹凸不平，影响了规定情况下管线运动轨迹和抗力的测量。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种无约束油气管线横向运动过程中竖向位移测定装置，该装置能够实时准确的测定管线发生横向无约束运动时的竖直向位移变化。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种无约束油气管线横向运动过程中竖向位移测定装置，该装置连接在无约束管段横向运动全过程监控测试系统上，所述无约束管段横向运动全过程监控测试系统包括计算机、动静态应变采集仪和传力系统，所述传力系统包括传力板和固接在其下方的三个推板，其特征在于，该装置包括竖向测量装置和土面平整装置；所述竖向测量装置包括竖向位移传感器及其测量平台，所述测量平台水平放置在被测管线上，所述测量平台的后边侧通过两个滑块分别与左右两根竖向导轨连接，在两根所述竖向导轨的上端部固接有连接横梁，在两根所述竖向导轨上各设有一固定爪Ⅰ，所述固定爪Ⅰ采用紧定螺钉Ⅰ锁紧在所述传力板上，在两根所述竖向导轨的中部连接有传感器安装槽，所述竖向位移传感器安装在所述传感器安装槽内；所述土面平整装置包括一水平推板，所述水平推板的后侧两端各固接一固定爪Ⅱ，所述固定爪Ⅱ采用紧定螺钉Ⅱ锁紧在相应的所述推板上；所述竖向位移传感器与所述动静态应变采集仪连接，所述动静态应变采集仪与所述计算机连接。
所述固定爪Ⅰ设置在所述竖向导轨的后侧中上部。
在所述水平推板的两侧肩部各形成有一溜砂槽。
所述传感器安装槽竖向位置可调地安装在所述竖向导轨上。
本发明具有的优点和积极效果是：通过最小的成本解决了管线在运动过程中由于转动造成的竖向位移测量困难的问题。同时解决了部分传感器量程不够造成的测量问题，也可根据具体情况调换量程较小，但是精度更高的传感器。随动的测量平台能够为更为复杂的操作提供便利，为后续更为复杂的试验提供更多的可能，为不同管径、不同配重的管线测量提供了可能，对以后可能遇到的试验困难提供便利。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的竖向测量装置结构示意图(竖向位移传感器未示出)；
图3为本发明的土面平整装置结构示意图。
图中：1、传力板；2、推板；3、竖向位移传感器；4、土面平整装置；5、被测管线；6、竖向测量装置；7、连接横梁；8、固定爪Ⅰ；9、传感器安装槽；10、测量平台；11、竖向导轨；12、固定爪Ⅱ；13、水平推板；14、溜砂槽。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
本发明是基于中国发明专利文献CN104075936A在2014年10月01日公开的无约束管段横向运动全过程监控测试系统的增补装置，主要通过室内模型试验，测定海底管线发生横向运动过程中竖向位移的变化情况，更进一步分析研究管线前部Berm对于土体抗力的影响，为海洋油气管线在高温高压联合作用下发生大位移水平向变形时的研究提供土体抗力模型。
请参阅图1～图3，一种无约束油气管线横向运动过程中竖向位移测定装置，该装置连接在无约束管段横向运动全过程监控测试系统上，所述无约束管段横向运动全过程监控测试系统包括计算机、动静态应变采集仪和传力系统，所述传力系统包括传力板1和固接在其下方的三个推板2，该装置包括竖向测量装置和土面平整装置4；所述竖向测量装置包括竖向位移传感器3及其测量平台10，所述测量平台10水平置放在被测管线5上，所述测量平台10的后边侧通过两个滑块分别与左右两根竖向导轨11连接，在两根所述竖向导轨11的上端部固接有连接横梁7，在两根所述竖向导轨11上各设有一固定爪Ⅰ8，所述固定爪Ⅰ8采用紧定螺钉Ⅰ锁紧在所述传力板1上，在两根所述竖向导轨11的中部连接有传感器安装槽9，所述竖向位移传感器3安装在所述传感器安装槽9内；所述土面平整装置4包括一水平推板13，所述水平推板13的后侧两端各固接一固定爪Ⅱ12，所述固定爪Ⅱ12采用紧定螺钉Ⅱ锁紧在相应的所述推板2上；所述竖向位移传感器3与所述动静态应变采集仪连接，所述动静态应变采集仪与所述计算机连接。
本发明采用竖向位移传感器3测量测量平台10的高度，进而获得被测管线5的竖向位移。竖向导轨11可以保证测量平台10在竖直方向上的自由运动，竖向导轨11的整体长度为1m，最大限度地增加了竖向位移的量程，测量平台不仅解决了被测管线5转动带来的竖向位移测量准确性的问题，与此同时，由于测量平台10的可移性，对于不同管径的管线同样适用，同时方便安装其它设备仪器，以便为后续研究提供便利。固定爪Ⅰ8将整个竖向测量装置固定在一个稳定高度。连接横梁7用来保持竖向测量装置的稳定。传感器安装槽9能够根据需要安装不同的传感器。水平推板13由PVC材料构成，通过紧定螺钉连接在传动系统的传力板1上进行土面的平整操作，水平推板13的高度可调。
综上所述，上述竖向位移测定装置能够准确测定被测管线5发生横向无约束运动时竖直向位移变化的室内试验装置，以便克服测量仪器量程不足还有管线转动带来的竖向位移测量不准确等问题。同时还能够作为其它仪器设备安装搭设的辅助平台，以便更为全面地研究分析管线的运动过程，同时还可适用于不同被测管线的测量分析。
在本实施例中，所述固定爪Ⅰ8设置在所述竖向导轨11的后侧中上部，能够增加竖向测量装置的行程，提高竖向测量装置的安装稳定性。在所述水平推板13的两侧肩部各形成有一溜砂槽14，方便观察分析破坏模式时铺设彩砂时使用。所述传感器安装槽9竖向位置可调地安装在所述竖向导轨11上。
在采用无约束管段横向运动全过程监控测试系统做测试试验时，被测管线5在试验过程中可能存在上下的来回波动，或者较大的竖直向位移，为了更为精准地测量不同因素对于被测管线移动轨迹的影响，在被测管线开始移动前通过土面平整装置将土面进行平整。
在整个实验开始前将土面平整装置卸下，将竖向测量装置固定好，调整好被测管线位置。
试验开始前，首先测定填土的物理力学特性，当填土为无粘性土时，需测定的物理力学指标为土体容重、含水率、密实度及天然坡角。为了更好的观测被测管线水平向大位移过程中管线的运动轨迹，将被测管线的水平向移动距离设置为8倍管线长度。整个竖向测量装置随着被测管线的移动竖向移动，实时记录被测管线的竖向位移。
试验开始后，依次启动计算机、动静态应变仪。首先对应变仪进行平衡、清零，而后打开伺服电机设定试验加荷速率，可按照1mm/s、2mm/s和10mm/s的运动速率推动管线做横向运动，打开摄像机准备记录管线运动过程。被测管线开始运动后，动静态应变采集仪采集被测管线的竖向位移与受到的土体抗力，通过竖向位移传感器传输得到的数据记录被测管线的竖向运动轨迹，通过计算机进行显示。
试验结束后，依次关闭伺服电机、应变仪及摄像机，整理试验数据。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无约束油气管线横向运动过程中竖向位移测定装置，该装置连接在无约束管段横向运动全过程监控测试系统上，所述无约束管段横向运动全过程监控测试系统包括计算机、动静态应变采集仪和传力系统，所述传力系统包括传力板和固接在其下方的三个推板，其特征在于，该装置包括竖向测量装置和土面平整装置；
所述竖向测量装置包括竖向位移传感器及其测量平台，所述测量平台水平放置在被测管线上，所述测量平台的后边侧通过两个滑块分别与左右两根竖向导轨连接，在两根所述竖向导轨的上端部固接有连接横梁，在两根所述竖向导轨上各设有一固定爪Ⅰ，所述固定爪Ⅰ采用紧定螺钉Ⅰ锁紧在所述传力板上，在两根所述竖向导轨的中部连接有传感器安装槽，所述竖向位移传感器安装在所述传感器安装槽内；
所述土面平整装置包括一水平推板，所述水平推板的后侧两端各固接一固定爪Ⅱ，所述固定爪Ⅱ采用紧定螺钉Ⅱ锁紧在相应的所述推板上；
所述竖向位移传感器与所述动静态应变采集仪连接，所述动静态应变采集仪与所述计算机连接。
2.根据权利要求1所述的无约束油气管线横向运动过程中竖向位移测定装置，其特征在于，所述固定爪Ⅰ设置在所述竖向导轨的后侧中上部。
3.根据权利要求1所述的无约束油气管线横向运动过程中竖向位移测定装置，其特征在于，在所述水平推板的两侧肩部各形成有一溜砂槽。
4.根据权利要求1所述的无约束油气管线横向运动过程中竖向位移测定装置，其特征在于，所述传感器安装槽竖向位置可调地安装在所述竖向导轨上。
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