本發(fā)明涉及海工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種海工振動(dòng)臺(tái)裝置。

背景技術(shù)：
隨著我國(guó)發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)、開(kāi)發(fā)海洋資源、保障海上安全需求的增加，需要解決復(fù)雜的海洋環(huán)境中海工結(jié)構(gòu)安全中所蘊(yùn)含的技術(shù)問(wèn)題，現(xiàn)有用于船舶和港口工程的海工設(shè)備無(wú)法同時(shí)再現(xiàn)海床土層、波浪、海流和海底地震過(guò)程，不能用于模擬極端波浪、海流載荷和海底強(qiáng)震作用下典型海工結(jié)構(gòu)與海床土層的多場(chǎng)耦合作用。因此，現(xiàn)有的海工設(shè)備存在改進(jìn)的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種海工振動(dòng)臺(tái)裝置，該海工振動(dòng)臺(tái)裝置能夠同時(shí)再現(xiàn)海流、海浪和強(qiáng)震過(guò)程，實(shí)現(xiàn)海洋流體、海底強(qiáng)震、海工結(jié)構(gòu)和海床土層之間的動(dòng)力相互作用，再現(xiàn)波浪、海流、海底地震過(guò)程，實(shí)現(xiàn)極端波浪、海流載荷和海底強(qiáng)震作用下典型海工結(jié)構(gòu)與海床土層的多場(chǎng)耦合作用，通過(guò)高精度流場(chǎng)、土體響應(yīng)和結(jié)構(gòu)響應(yīng)測(cè)試研究揭示海工結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的物理機(jī)制，可為海洋工程地質(zhì)勘探設(shè)計(jì)與海洋施工技術(shù)突破提供大尺度的試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海工振動(dòng)臺(tái)裝置，包括：振動(dòng)臺(tái)，作動(dòng)器，模型土槽和波浪池，所述作動(dòng)器與所述振動(dòng)臺(tái)相連，用于驅(qū)動(dòng)所述振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)及控制所述振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)過(guò)程；所述模型土槽設(shè)在所述振動(dòng)臺(tái)上，所述模型土槽內(nèi)具有海床土層；所述波浪池用于在其內(nèi)造波和造流，所述波浪池的底壁設(shè)有開(kāi)口，所述模型土槽的頂端在所述開(kāi)口處與所述波浪池的底壁密封地相連，以便所述波浪池通過(guò)所述開(kāi)口與所述模型土槽連通。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海工振動(dòng)臺(tái)裝置，能夠同時(shí)再現(xiàn)海流、海浪和強(qiáng)震過(guò)程，實(shí)現(xiàn)海洋流體、海底強(qiáng)震、海工結(jié)構(gòu)和海床土層之間的動(dòng)力相互作用，再現(xiàn)波浪、海流、海底地震過(guò)程，實(shí)現(xiàn)極端波浪、海流載荷和海底強(qiáng)震作用下典型海工結(jié)構(gòu)與海床土層的多場(chǎng)耦合作用，通過(guò)高精度流場(chǎng)、土體響應(yīng)和結(jié)構(gòu)響應(yīng)測(cè)試研究揭示海工結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的物理機(jī)制，可為海洋工程地質(zhì)勘探設(shè)計(jì)與海洋施工技術(shù)突破提供大尺度的試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)。另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的海工振動(dòng)臺(tái)裝置還可以具有如下附加的技術(shù)特征：具體地，所述作動(dòng)器包括用于驅(qū)動(dòng)及控制所述振動(dòng)臺(tái)在水平方向上振動(dòng)的水平向作動(dòng)器和用于驅(qū)動(dòng)及控制所述振動(dòng)臺(tái)在豎直方向上振動(dòng)的豎直向作動(dòng)器。從而可實(shí)現(xiàn)振動(dòng)臺(tái)的多自由度振動(dòng)，保證模擬的海洋強(qiáng)震過(guò)程的真實(shí)性。進(jìn)一步地，作動(dòng)器還包括基礎(chǔ)座，所述基礎(chǔ)座的中部具有凹槽，所述水平向作動(dòng)器設(shè)在所述凹槽內(nèi)且與所述振動(dòng)臺(tái)的側(cè)面相連，所述豎直向作動(dòng)器設(shè)在所述凹槽內(nèi)且與所述振動(dòng)臺(tái)的底面相連，所述波浪池支撐在所述基礎(chǔ)座上。從而不僅可提高海工振動(dòng)臺(tái)裝置的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和安全性，且可對(duì)水平向振動(dòng)器和豎向向作動(dòng)器起到保護(hù)作用。優(yōu)選地，所述模型土槽與波浪池的底壁通過(guò)柔性密封相連。從而既能保證密封性，又便于模型土槽和波浪池之間的密封連接。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。附圖說(shuō)明本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海工振動(dòng)臺(tái)裝置的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海工振動(dòng)臺(tái)裝置的局部剖切透視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海工振動(dòng)臺(tái)裝置的剖視示意圖。附圖標(biāo)記：海工振動(dòng)臺(tái)裝置100、振動(dòng)臺(tái)1、作動(dòng)器2、水平向作動(dòng)器20、豎直向作動(dòng)器21、基礎(chǔ)座22、凹槽220、模型土槽3、波浪池4、海床土層5、海工結(jié)構(gòu)6具體實(shí)施方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過(guò)它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。下面參考圖1-圖3描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種海工振動(dòng)臺(tái)裝置100，該海工振動(dòng)臺(tái)裝置100可用于模擬海洋波浪、海流和海底強(qiáng)震過(guò)程。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海工振動(dòng)臺(tái)裝置100，如圖1-圖3所示，包括：振動(dòng)臺(tái)1、作動(dòng)器2、模型土槽3和波浪池4，其中，作動(dòng)器2和振動(dòng)臺(tái)1相連用于驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臺(tái)1振動(dòng)及控制振動(dòng)臺(tái)1的振動(dòng)過(guò)程，從而可通過(guò)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臺(tái)1振動(dòng)以用于模擬地震過(guò)程。值得說(shuō)明的是，作動(dòng)器2的工作原理和結(jié)構(gòu)等已為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，這里就不詳細(xì)描述。模型土槽3設(shè)在振動(dòng)臺(tái)1上，模型土槽3內(nèi)具有海床土層5，其中可在海床土層5上設(shè)置海工結(jié)構(gòu)6。波浪池4用于在波浪池4內(nèi)造波和造流，波浪池4的底壁設(shè)有開(kāi)口，模型土槽3的頂端在開(kāi)口處與波浪池4的底壁密封地相連，以便波浪池4通過(guò)開(kāi)口與模型土槽3連通。優(yōu)選地，模型土槽3與波浪池4的底壁通過(guò)柔性密封相連，從而既能保證密封性，又便于模型土槽3和波浪池4之間的密封連接。具體地，波浪池4與供水裝置相連以向波浪池4內(nèi)注入水，此時(shí)模型土槽3內(nèi)的海床土層5位于水下以用于模擬海洋環(huán)境，波浪池4還與造流機(jī)和造波機(jī)相連，更具體地，造流機(jī)和造波機(jī)可設(shè)在波浪池4內(nèi)，可選地，造流機(jī)可為推板式造流機(jī)，造波機(jī)可為推板式造波機(jī)，當(dāng)啟動(dòng)造流機(jī)時(shí)，造流機(jī)可在波浪池4內(nèi)造流以模擬海流過(guò)程，當(dāng)啟動(dòng)造波機(jī)時(shí)，造波機(jī)可在波浪池4內(nèi)造波以模擬海洋波浪過(guò)程，此時(shí)當(dāng)同時(shí)啟動(dòng)造波機(jī)和造流機(jī)時(shí)，即可在波浪池4內(nèi)同時(shí)模擬海流過(guò)程和海洋波浪過(guò)程。在本發(fā)明的示例中，如圖1-圖3所示，波浪池4形成為長(zhǎng)方體形狀或正方體形狀，其中，波浪池4的尺寸應(yīng)足夠大以消除邊界效應(yīng)，從而保證可精準(zhǔn)地再現(xiàn)海流過(guò)程和海洋波浪過(guò)程。海工振動(dòng)臺(tái)裝置100工作時(shí)，啟動(dòng)造流機(jī)和造波機(jī)，以在波浪池4中形成二維海流和二維海洋波浪，即在波浪池4內(nèi)模擬海洋流體過(guò)程，且同時(shí)啟動(dòng)作動(dòng)器2，以模擬水下強(qiáng)震過(guò)程即可模擬海洋強(qiáng)震過(guò)程，從而本發(fā)明的海工振動(dòng)臺(tái)裝置100可在模型土槽3中實(shí)現(xiàn)海洋波浪、海流、海洋強(qiáng)震、海工結(jié)構(gòu)6、海床土層5的動(dòng)力相互作用。其中，值得說(shuō)明的是，本發(fā)明的海工振動(dòng)臺(tái)裝置100還包括測(cè)試系統(tǒng)等以對(duì)模擬的海洋流體、海底強(qiáng)震、海工結(jié)構(gòu)6和海床土層5之間的動(dòng)力相互作用的結(jié)果進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海工振動(dòng)臺(tái)裝置100，能夠同時(shí)再現(xiàn)海流、海浪和強(qiáng)震過(guò)程，實(shí)現(xiàn)海洋流體、海底強(qiáng)震、海工結(jié)構(gòu)和海床土層之間的動(dòng)力相互作用，再現(xiàn)波浪、海流、海底地震過(guò)程，實(shí)現(xiàn)極端波浪、海流載荷和海底強(qiáng)震作用下典型海工結(jié)構(gòu)與海床土層的多場(chǎng)耦合作用，通過(guò)高精度流場(chǎng)、土體響應(yīng)和結(jié)構(gòu)響應(yīng)測(cè)試研究揭示海工結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的物理機(jī)制，可為海洋工程地質(zhì)勘探設(shè)計(jì)與海洋施工技術(shù)突破提供大尺度的試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)。具體地，如圖2所示，作動(dòng)器2包括用于驅(qū)動(dòng)及控制振動(dòng)臺(tái)1在水平方向上振動(dòng)的水平向作動(dòng)器20和用于驅(qū)動(dòng)及控制振動(dòng)臺(tái)1在豎直方向上振動(dòng)的豎直向作動(dòng)器21，從而可實(shí)現(xiàn)振動(dòng)臺(tái)1的多自由度振動(dòng)，保證模擬的海洋強(qiáng)震過(guò)程的真實(shí)性。其中，水平向作動(dòng)器20和豎直向作動(dòng)器21的工作原理等已為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，這里就不詳細(xì)描述。進(jìn)一步地，如圖1和圖2所示，作動(dòng)器2還包括基礎(chǔ)座22，基礎(chǔ)座22的中部具有凹槽220，水平向作動(dòng)器20設(shè)在凹槽220內(nèi)且與振動(dòng)臺(tái)1的側(cè)面相連，豎直向作動(dòng)器21設(shè)在凹槽220內(nèi)且與振動(dòng)臺(tái)1的底面相連，波浪池4支撐在基礎(chǔ)座22上，從而不僅可提高海工振動(dòng)臺(tái)裝置100的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和安全性，且可對(duì)水平向作動(dòng)器20和豎直向作動(dòng)器21起到保護(hù)作用。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海工振動(dòng)臺(tái)裝置100主要用于模擬海洋環(huán)境下各海工結(jié)構(gòu)與海床系統(tǒng)的多相、多尺度、多過(guò)程物理力學(xué)行為和動(dòng)力相互作用，主要瞄準(zhǔn)三大類(lèi)迫切需要解決的重大海洋工程科學(xué)問(wèn)題：1）海洋流體和海洋強(qiáng)震-海工結(jié)構(gòu)-海床土層的共同工作問(wèn)題。2）海洋自然災(zāi)害及工程風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。3）海底勘探方法驗(yàn)證和巖土工程評(píng)價(jià)問(wèn)題。旨在研究和解決三大類(lèi)重大海洋工程關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題：1）海洋環(huán)境下流體和強(qiáng)震-海工結(jié)構(gòu)-海床土層三者之間的共同工作原理及安全調(diào)控技術(shù)。2）海洋自然災(zāi)害及工程風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)。3）大型海工結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案比選和優(yōu)化，為海洋能源開(kāi)發(fā)技術(shù)以及各種海洋工程施工與運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新與突破提供一個(gè)高水平的物理模擬平臺(tái)。在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。