本實(shí)用新型涉及一種結(jié)構(gòu)物受力的測(cè)量裝置，特別涉及一種試驗(yàn)水槽內(nèi)大型水工結(jié)構(gòu)物在外部荷載(波浪、水流或者兩者聯(lián)合)作用下所受總力的測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)水運(yùn)交通、海洋工程和國(guó)防事業(yè)的發(fā)展，沿海港口在功能上正向大型化、深水化、專業(yè)化方向發(fā)展，建設(shè)地點(diǎn)也由近岸向復(fù)雜地質(zhì)、水文條件的離岸、島礁區(qū)域發(fā)展，面臨風(fēng)大、浪高和流急的環(huán)境動(dòng)力作用，為了科學(xué)應(yīng)對(duì)惡劣天氣對(duì)港口和通航條件的影響，提高防災(zāi)減災(zāi)能力，亟需研究相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用基礎(chǔ)理論和技術(shù)。人們首先提出了數(shù)值解析計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)解決手段，但是前者由于工程中的不確定因素，輸入?yún)?shù)難以精確，還有模型簡(jiǎn)化等問題，存在一定局限性；后者在具體實(shí)施過程中投入較大、周期長(zhǎng)，且對(duì)于深水外海的極端風(fēng)浪條件下，很難開展有效的測(cè)量和數(shù)據(jù)收集工作，即使在惡劣條件下開展外業(yè)工作，對(duì)原體觀測(cè)儀器保護(hù)、測(cè)量人員安全存在很大的隱患。為了解決生產(chǎn)中和工程中所提出的問題，人們開展了實(shí)驗(yàn)室內(nèi)縮尺物理模型試驗(yàn)研究，模型試驗(yàn)研究的優(yōu)點(diǎn)是：可使工程中發(fā)生的現(xiàn)象在試驗(yàn)室中再現(xiàn)出來，而且還可以對(duì)試驗(yàn)中主要因素進(jìn)行獨(dú)立控制。與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)對(duì)比，可進(jìn)行方案的前期論證和優(yōu)化，具有省時(shí)、省力的優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)室水槽試驗(yàn)過程中，如何準(zhǔn)確測(cè)量大型水工結(jié)構(gòu)物所受到的總力呢？目前國(guó)內(nèi)外也有一些測(cè)量?jī)x器，但均存在一些問題，例如量程精度低、與大型水工結(jié)構(gòu)物安裝不匹配、價(jià)格昂貴、受外界環(huán)境干擾大等。針對(duì)上述問題，為了滿足實(shí)驗(yàn)室內(nèi)水槽試驗(yàn)的精度、靈敏度以及適用不同形狀的大型水工結(jié)構(gòu)等要求，自主研發(fā)了一種精度高、性能強(qiáng)，以及經(jīng)濟(jì)實(shí)用的總力測(cè)量裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種精度高、性能強(qiáng)和經(jīng)濟(jì)實(shí)用的試驗(yàn)水槽內(nèi)大型水工結(jié)構(gòu)物所受總力的測(cè)量裝置。

本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種試驗(yàn)水槽內(nèi)大型水工結(jié)構(gòu)物所受總力的測(cè)量裝置，包括固定在大型水工結(jié)構(gòu)物頂部的套筒，所述套筒能夠上下前后活動(dòng)地套裝在內(nèi)筒上，所述內(nèi)筒和所述套筒的橫截面均為矩形，所述套筒設(shè)有底板，所述內(nèi)筒設(shè)有頂板，在所述底板和所述頂板之間設(shè)有兩個(gè)拉壓力傳感器Ⅰ，所述拉壓力傳感器Ⅰ的布置方向與水槽內(nèi)入射波浪的傳播方向垂直，兩個(gè)所述拉壓力傳感器Ⅰ左右對(duì)稱布置，在所述內(nèi)筒的前側(cè)壁和后側(cè)壁之間設(shè)有一個(gè)拉壓力傳感器Ⅱ，所述拉壓力傳感器Ⅱ的布置方向與水槽內(nèi)入射波浪的傳播方向平行，在所述頂板上固接有壓板，在所述壓板上固接有壓桿，所述壓桿與固定座螺紋連接，所述固定座固接在支撐架的中部，所述支撐架固定在試驗(yàn)水槽的邊壁上。

在所述套筒的底部設(shè)有法蘭，所述套筒的法蘭與大型水工結(jié)構(gòu)物頂部采用螺栓Ⅰ連接，在所述內(nèi)筒的頂部設(shè)有法蘭，所述內(nèi)筒的法蘭與所述壓板采用螺栓Ⅱ連接，所述支撐架與試驗(yàn)水槽的邊壁采用固定銷連接。

本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：根據(jù)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)水槽的特定環(huán)境，利用水槽邊壁作為整個(gè)裝置支撐；利用裝置上半部份的壓桿與固定座螺紋連接，調(diào)整上下位置，以適應(yīng)不同高度的大型水工結(jié)構(gòu)物；利用套筒上下前后的活動(dòng)，可直接由拉壓力傳感器測(cè)量大型水工結(jié)構(gòu)物所受總力；利用法蘭和壓板之間的連接，將固定部分、測(cè)量部分、大型水工結(jié)構(gòu)物三者形成一個(gè)整體。另外所采用測(cè)量試驗(yàn)水槽內(nèi)大型水工結(jié)構(gòu)物所受總力的拉壓力傳感器，其性能可靠、易拆裝、更換方便，尤其是位移傳感器受溫度的控制影響較小、壽命長(zhǎng)、頻響特性好，非常適合在試驗(yàn)水槽內(nèi)運(yùn)用。與其它測(cè)力裝置相比較，本實(shí)用新型具有測(cè)量精度高、反應(yīng)靈敏、易拆裝、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，且由于壓桿與固定座采用螺紋連接的方式，使本實(shí)用新型具有可根據(jù)大型水工結(jié)構(gòu)、外部荷載靈活調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，為在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)浪、流試驗(yàn)水槽中開展海洋采油、鉆井平臺(tái)、高樁碼頭和直立沉箱，以及跨海大橋樁基基礎(chǔ)等大型水工結(jié)構(gòu)物所受水平總力、豎向總力等測(cè)量的物理模型試驗(yàn)提供了一種有效技術(shù)手段，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)對(duì)比，可進(jìn)行各方案的前期論證和優(yōu)化，具有省時(shí)、省力的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的壓板及其上部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的套筒和內(nèi)筒組裝后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3的側(cè)剖面示意圖。

圖中：1、壓桿，2、固定座，3、壓板，4、支撐架，5、頂板，6、內(nèi)筒，7、拉壓力傳感器Ⅱ，8、套筒，9、底板，10、拉壓力傳感器Ⅰ，11、試驗(yàn)水槽，12、大型水工結(jié)構(gòu)物。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲列舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：

請(qǐng)參見圖1～圖4，一種試驗(yàn)水槽內(nèi)大型水工結(jié)構(gòu)物所受總力的測(cè)量裝置，包括固定在大型水工結(jié)構(gòu)物12頂部的套筒8，所述套筒8能夠上下前后活動(dòng)地套裝在內(nèi)筒6上，所述內(nèi)筒6和所述套筒8的橫截面均為矩形，所述套筒8設(shè)有底板9，所述內(nèi)筒6設(shè)有頂板5，在所述底板9和所述頂板5之間設(shè)有兩個(gè)拉壓力傳感器Ⅰ10，所述拉壓力傳感器Ⅰ10的布置方向與水槽內(nèi)入射波浪的傳播方向垂直，兩個(gè)所述拉壓力傳感器Ⅰ10左右對(duì)稱布置，在所述內(nèi)筒6的前側(cè)壁和后側(cè)壁之間設(shè)有一個(gè)拉壓力傳感器Ⅱ7，所述拉壓力傳感器Ⅱ7的布置方向與水槽內(nèi)入射波浪的傳播方向平行，在所述頂板5上固接有壓板3，在所述壓板3上固接有壓桿1，所述壓桿1與固定座2螺紋連接，所述固定座2固接在支撐架4的中部，所述支撐架4固定在試驗(yàn)水槽11的邊壁上。

使用時(shí)，壓桿1的高度位置可以根據(jù)大型水工結(jié)構(gòu)物的高度進(jìn)行調(diào)整。拉壓力傳感器量程的范圍與套筒相對(duì)內(nèi)筒上下前后的活動(dòng)量相關(guān)。受測(cè)試的大型結(jié)構(gòu)可以是沉箱式、重力式、高樁式、開孔沉箱碼頭和防波堤等。

在本實(shí)施例中，為了方便拆卸，在所述套筒8的底部設(shè)有法蘭，所述套筒8的法蘭與大型水工結(jié)構(gòu)物12的頂部采用螺栓Ⅰ連接，在所述內(nèi)筒6的頂部設(shè)有法蘭，所述內(nèi)筒6的法蘭與所述壓板3采用螺栓Ⅱ連接，所述支撐架4與試驗(yàn)水槽11的邊壁采用固定銷連接。

拉壓力傳感器在使用前需要校準(zhǔn)和標(biāo)定，首先根據(jù)對(duì)大型水工結(jié)構(gòu)物重量和受力的初步判斷，采用標(biāo)準(zhǔn)砝碼對(duì)拉壓力傳感器進(jìn)行標(biāo)定，建立力與變形的關(guān)系式，得出K、C值，即關(guān)系式F＝K*Δs+C，式中，F(xiàn)代表力，對(duì)應(yīng)砝碼重量；Δs代表變形尺寸。

試驗(yàn)時(shí)，將套筒連接在大型水工結(jié)構(gòu)物的頂部，大型水工結(jié)構(gòu)在外部荷載(波浪和水流)作用下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，進(jìn)而帶動(dòng)拉壓力傳感器Ⅰ和拉壓力傳感器Ⅱ產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和變形，通過采集整個(gè)試驗(yàn)過程中的變形Δs，利用前期標(biāo)定的K、C值，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析即可得到大型水工結(jié)構(gòu)物所受到的豎直方向和前后水平方向的總力。

盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。