CN104634527B - 一种动力模型试验加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力模型试验加载装置，所述装置包括设置有轨槽的隔振试验台、带有卡具接口的基座和承载钢架，所述隔振试验台设置于基坑中，所述隔振试验台的上表面通过卡具与所述轨槽和卡具接口连接有基座，所述基座内部设置有横桁和纵桁，基座上设置有由型钢构件连接而成的承载钢架，所述承载钢架后侧沿高度方向上等间距的设置有横梁，承载钢架正向顶部位置处设置有横杆，横杆上设置有吊装装置，所述承载钢架左右两侧内部沿高度方向等间距设置有支撑纵梁，所述支撑纵梁上设置有通过螺栓与承载钢架相连接的承台，所述承台上安装有激振器。本发明具有结构设计合理、载荷精度可靠、加载方式灵活、装置适用性广、操作便利等特点。

Description

一种动力模型试验加载装置

技术领域

本发明涉及海洋工程结构模型试验技术领域，更具体的说，是涉及一种导管架结构动力模型试验加载装置。

背景技术

现在导管架平台是应用于浅海海域石油开采的主要结构形式，平台服役期间承受的动力载荷对导管架结构的安全性和适用性都有着重大的影响。导管架结构动力模型试验是研究导管架结构动力响应特性和验证结构设计的重要手段，采用缩尺比技术开展结构模型试验是当前的主要方式。根据缩尺比理论和试验条件选择合适的缩尺比设计和建造结构模型，并施加相应形式的折算等效载荷，测量和分析结构动力响应，是常用的做法。

导管架结构动力模型试验是研究导管架结构动力响应特性和验证结构设计的重要手段。其中，如何有效施加满足要求的准确的等效载荷是结构动力模型试验的核心问题之一。加载装置在输出载荷的过程中，其所受的反作用力会引起加载装置自身的动力响应而造成输出载荷的精度下降。此外，外部环境的振动干扰也会造成一定程度的影响。因而，加载装置设计的合理性对试验数据的精度和稳定性有着重要的影响。在确保精度的同时，加载装置的设计也需兼顾试验装置的通用性与灵活性，以及开展试验的便利性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种导管架结构的动力模型试验加载装置，为导管架结构模型动力试验提供了一个完整而独立的加载空间，可按要求向结构模型准确输出各种形式的试验载荷，具有结构设计合理、载荷精度可靠、加载方式灵活、装置适用性广、操作便利等特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种动力模型试验加载装置，所述装置包括设置有轨槽的隔振试验台、带有卡具接口的基座和承载钢架，所述隔振试验台设置于基坑中，所述隔振试验台的上表面通过卡具与所述轨槽和卡具接口连接有基座，所述基座内部设置有横桁和纵桁，基座上设置有由型钢构件连接而成的承载钢架，所述承载钢架后侧沿高度方向上等间距的设置有横梁，承载钢架正向顶部位置处设置有横杆，横杆上设置有吊装装置，所述承载钢架左右两侧内部沿高度方向等间距设置有支撑纵梁，所述支撑纵梁上设置有通过螺栓与承载钢架相连接的承台，所述承台上安装有激振器。

所述支撑纵梁和承台之间还设置有导轨。

所述承台上还可拆卸的安装有用于承载激振器的滑轨小车装置和激振器悬吊装置。

所述滑轨小车装置由平行布置在承台上的滑轨系统与通过螺栓固定在滑轨系统上的车体构成。

所述滑轨系统由圆柱形导轨与内置式滚珠及储油供油系统构成。

所述激振器悬吊装置由一组钢丝绳和卡扣组成，安装于所述承台下方。

所述支撑纵梁由角钢构成，所述角钢竖向翼缘焊接于所述承载钢架立柱内侧，水平翼缘用作承台与导轨的支撑。

所述隔振试验台为长、宽、高分别为5.2m、3.5m、0.3m的长方体混凝土结构。

所述基座内放置有加载砝码。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

1.本发明中的大型隔振试验台放置在基坑中，可有效隔绝外部环境和试验人员对输出载荷的影响。

2.本发明中的承载框架刚可在3m×2m×4.5m的范围内调整激振器的加载位置，由型钢构件焊接而成，刚度大、强度高。

3.本发明中激振器根据试验要求，可直接安装于承载平台或滑轨小车装置上或通过激振器悬吊装置悬置，实现激振器的硬式与软式两种安装方式。

4.本发明可采用多台模态激振器同步施加不同形式的激励的方式以模拟多种载荷组合作用的复杂工况，同时本发明装置的适用性广，除进行导管架平台结构模型试验外，也能很好地应用于其他各种空间结构的模型试验。

5.本发明中的激振器在数据采集分析仪的控制下可施加脉冲、周期等各种随机形式的载荷激励，且加载方向可调节，测试范围全面准确，精度高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中本发明的侧视结构示意图。

附图标记：1-隔振试验台2-轨槽3-基座4-卡具接口5-加载砝码6-承载钢架7-横梁8-横杆9-支撑纵梁10-激振器悬吊装置11-承台12-滑轨小车装置13-激振器14-导轨15-吊装装置16-基坑

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

如图1和图2所示：一种动力模型试验加载装置，隔振试验台1、基座3和承载钢架6，隔振试验台1的主体为5.2m×3.5m×0.3m的大型长方体混凝土结构，放置于基坑16中，基坑16的基础与实验室基础相互独立，可有效隔绝来自外部环境和试验人员的振动干扰，隔振试验台1的上表面与实验室地面处于同一高程，隔振试验台1上沿纵向平行等间距的埋置有用于固定基座3的钢制轨槽2，所述基座3为可移动的刚性长方体开口箱型结构，内部设置有横桁和纵桁，横纵桁相互隔开的箱体提供了压载空间，该压载空间内可放置压载砝码5，且基座3的前后围板外各设置两道卡具接口4，通过卡具将基座3与隔振试验台1的轨槽2固定，基座3上连接有由型钢构件焊接而成的承载钢架6，承载钢架6设置有多层，且刚度大，承载钢架6的后侧沿高度方向上等间距的设置有横梁7，承载钢架6的正向顶部位置处设置有横杆8，本实施例中的横梁7和横杆8均为C20槽钢构件制成，横杆8上设置有吊装装置15，该吊装装置15为手动葫芦，用于提升承台11及导轨14等构件，所述承载钢架6的左右两侧内部沿高度方向等间距设置有支撑纵梁9，本实施例中支撑纵梁9采用角钢，角钢竖向翼缘焊接于所述承载钢架立柱内侧，从而该角钢的水平翼缘提供承台11的竖向支撑，所述承台11是由钢板焊接形成开口长盒状，可沿着支撑纵梁9即角钢的水平翼缘上纵向移动，并通过螺栓与等距螺孔将该承台11与承载钢架6固定，承台11上安装有激振器13，本实施例中激振器13为电磁激振器，可通过调节承台11的纵向位置，实现在一定范围内沿纵向调节激振器13的加载位置。

本发明装置还可根据需要，在支撑纵梁9和承台11之间安装导轨14，该导轨14为悬伸式的调距导轨，由各型槽钢设置等距螺孔制成，用以在一定范围内沿纵向和横向调节激振器13的加载位置。

本发明的承台11上直接安装激振器13，用于激振器13在低频工作时的硬式安装方式；此外承台11上也可安装用于承载激振器13的可拆卸的滑轨小车装置12和激振器悬吊装置10，所述的滑轨小车装置12由平行布置的滚珠线性滑轨系统与车体经螺栓固定而成，滚珠线性滑轨系统则由圆柱形不锈钢导轨与内置式滚珠及储油供油系统构成，保证了滑轨系统平稳的轴向滑动性能，滑轨小车装置12用于实现激振器13的激振频率处于高频范围时的软式安装方式；所述的激振器悬吊装置10由一组钢丝绳和卡扣组成，承台11或悬伸式调距导轨14之下，用于实现激振器13的激振频率处于中、高频范围时的软式安装方式。

本发明装置使用时的具体操作步骤如下：

1.按照试验需求调整承载框架6刚在隔振试验台1上的位置。具体说来，纵向位置调整，即沿所埋置的轨槽2方向调整基座3位置；横向位置调整，即沿垂直于所埋置的轨槽2方向调整基座3位置。

2.将安装有承载框架6的基座3固定于隔振试验台1上。具体说来，是卡具将基座3围板上的卡具接口4与轨槽2内的卡具垫片卡紧固定，并在基座3内装载加载砝码5。

3.根据加载需求选择激振器13的安装方式。具体说来，对于低频工作频率，应采取硬式安装方式，应将激振器13直接安装于承台11上；对于中、高频工作频率时，应采取软式安装方式，宜通过悬吊装置15安装激振器13；对于高频工作频率时，应采取软式安装方式，可将激振器13安装在滑轨小车装置12上。

4.根据所选择的加载方式和所需的加载位置，安装尺寸适宜的导轨14，并调整悬伸量。具体说来，通过计算确定适宜型号的导轨14，利用吊装装置15吊装至钢架的对应层高，调整纵向悬伸量后，用螺栓将导轨14与支撑纵梁9即角钢的水平翼缘紧固。

5.根据所选择的加载方式，安装可移动承台11、滑轨小车装置12或激振器悬吊装置10，并通过增减垫块或调节吊绳长度，微调激振器13的加载位置至所需精确位置。

6.检查各环节工作，经确认无误后，该试验加载装置准备工作完成，可即刻投入试验。每次加载过程结束后，须重新检查和调整加载装置，满足要求后方可再次用于施加动载荷激励。

Claims (6)

1.一种动力模型试验加载装置，其特征在于，所述装置包括设置有轨槽的隔振试验台、带有卡具接口的基座和承载钢架，所述隔振试验台设置于基坑中，所述隔振试验台的上表面通过卡具与所述轨槽和卡具接口连接有基座，所述基座内部设置有横桁和纵桁，基座上设置有由型钢构件连接而成的承载钢架，所述承载钢架后侧沿高度方向上等间距的设置有横梁，承载钢架正向顶部位置处设置有横杆，横杆上设置有吊装装置，所述承载钢架左右两侧内部沿高度方向等间距设置有支撑纵梁，所述支撑纵梁上设置有通过螺栓与承载钢架相连接的承台，所述承台上安装有激振器，所述支撑纵梁和承台之间还设置有导轨，所述承台上还可拆卸的安装有用于承载激振器的滑轨小车装置和激振器悬吊装置，所述滑轨小车装置由平行布置在承台上的滑轨系统与通过螺栓固定在滑轨系统上的车体构成。

2.根据权利要求1所述的一种动力模型试验加载装置，其特征在于，所述滑轨系统由圆柱形导轨与内置式滚珠及储油供油系统构成。

3.根据权利要求1所述的一种动力模型试验加载装置，其特征在于，所述激振器悬吊装置由一组钢丝绳和卡扣组成，安装于所述承台下方。

4.根据权利要求1所述的一种动力模型试验加载装置，其特征在于，所述支撑纵梁由角钢构成，所述角钢竖向翼缘焊接于所述承载钢架立柱内侧，水平翼缘用作承台或导轨的支撑。

5.根据权利要求1所述的一种动力模型试验加载装置，其特征在于，所述隔振试验台为长、宽、高分别为5.2m、3.5m、0.3m的长方体混凝土结构。

6.根据权利要求1所述的一种动力模型试验加载装置，其特征在于，所述基座内放置有加载砝码。