一種超重力條件下管道抗隆起性能測(cè)試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于管道隆起離心試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超重力條件下埋地管道隆起土體抗力性能測(cè)試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]長(zhǎng)輸管道是全球范圍內(nèi)油氣運(yùn)輸?shù)闹饕绞胶屯緩剑哂泄軓酱?、運(yùn)距長(zhǎng)、壓力高、輸量大的特點(diǎn)。然而在斷層、高溫高壓等情況下，淺埋管道較易發(fā)生屈曲變形，其中大部分失穩(wěn)破壞形式表現(xiàn)為豎向隆起變形。正確提供管道隆起過程中上覆土體所能提供的豎向抗力，有助于確定合理的管線工程設(shè)計(jì)方案，有針對(duì)性地提出加固措施，保證管線工程的安全。
[0003]離心機(jī)能夠再現(xiàn)原型應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)，可直接測(cè)量原型大直徑管道上覆土體抗力，是研究大直徑管道豎向隆起特性的有效工具。然而，尚未有可用于離心機(jī)上的管道抗隆起性能測(cè)試裝置，管道隆起土體抗力性能的測(cè)試通常采用常重力試驗(yàn)方法，僅能對(duì)小直徑管道進(jìn)行研究;試驗(yàn)過程中，管道隆起現(xiàn)象主要通過給管道施加一個(gè)豎向外力的手段來實(shí)現(xiàn)，管道與加載裝置采用剛性連接。如果將現(xiàn)有的試驗(yàn)測(cè)試裝置應(yīng)用于離心模式試驗(yàn)，一方面千斤頂加載裝置體積及自重過大，在高加速場(chǎng)中安裝及調(diào)整極不方便;另一方面，受加載裝置剛性連接的限制，離心機(jī)加速過程中管道與土體間位移無法協(xié)調(diào)，從而導(dǎo)致試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果錯(cuò)誤。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超重力條件下埋地管道隆起土體抗力性能測(cè)試裝置。
[0005]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種超重力條件下管道抗隆起性能測(cè)試裝置，包括離心機(jī)、模型箱、管道裝置、傳力桿系統(tǒng)、位移測(cè)試裝置、管道拉拔力加載系統(tǒng)以及反力梁。所述的模型箱安裝于離心機(jī)吊籃內(nèi)，模型箱中鋪設(shè)有地基土體，地基土體中埋有管道裝置。所述管道裝置包括模型管道，管道傳力環(huán)以及管道拉桿三部分;管道傳力環(huán)套在模型管道外部，管道拉桿與管道傳力環(huán)機(jī)械連接。所述反力梁由兩根方鋼組成，兩根方鋼平行固定于模型箱上。所述管道拉拔力加載系統(tǒng)包括安裝于模型箱外側(cè)的電機(jī)、減速螺旋升降器系統(tǒng)、螺桿、荷載加載平臺(tái)以及位于螺桿端部的六角螺絲；電機(jī)固定在減速螺旋升降器系統(tǒng)上，減速螺旋升降器系統(tǒng)固定在荷載加載平臺(tái)上，荷載加載平臺(tái)通過螺栓與反力梁固定。傳力桿系統(tǒng)包括軸力計(jì)和傳力筒;軸力計(jì)下端與管道裝置連接在一起;所述的傳力筒包括傳力筒內(nèi)六角螺栓、中空傳力筒和傳力筒連接桿；中空傳力筒通過內(nèi)六角螺栓與軸力計(jì)連接，通過連接桿與管道拉拔力加載系統(tǒng)固定，中空傳力筒和傳力筒內(nèi)六角螺栓互不接觸。位移測(cè)試裝置包括激光位移傳感器和激光接受片;激光位移傳感器與荷載加載平臺(tái)剛性連接，激光接受片安裝于軸力計(jì)上方。
[0006]進(jìn)一步地，所述的地基土體材料需根據(jù)具體試驗(yàn)條件選用，包括砂土、粘土、粉土等多種土質(zhì)地基。
[0007]進(jìn)一步地，所述的模型管道材料可為鋁、鋼、混凝土、pvc或有機(jī)玻璃等，具體尺寸根據(jù)試驗(yàn)情況選擇;所述的管道傳力環(huán)內(nèi)徑比模型管道外徑大1_，管道傳力環(huán)頂部開有直徑1mm螺孔，管道拉桿通過該螺孔與管道傳力環(huán)機(jī)械連接，管道拉桿直徑10_。管道傳力環(huán)與拉桿均由鋁材制成，自重較輕，且能保證試驗(yàn)所需的強(qiáng)度和剛度。
[0008]進(jìn)一步地，所述的中空傳力筒和傳力筒內(nèi)六角螺栓間留有間距(約8mm)，電機(jī)啟動(dòng)前，兩者間互不接觸，以保證離心機(jī)在加速階段管土位移協(xié)調(diào)。
[0009]進(jìn)一步地，所述的電機(jī)與減速螺旋升降器系統(tǒng)通過螺絲固定，可方便拆換。電機(jī)運(yùn)行過程中可帶動(dòng)減速螺旋升降器系統(tǒng)，使螺桿產(chǎn)生向上或者向下的位移。螺桿端部的六角螺絲用于固定傳力桿系統(tǒng)，保證試驗(yàn)過程中螺桿、傳力筒連接桿以及中空傳力筒間不產(chǎn)生相對(duì)變形。荷載加載平臺(tái)四角處開有孔洞，通過4個(gè)直徑為12mm的螺栓與反力梁固定。
[0010]進(jìn)一步地，所述反力梁由兩根長(zhǎng)70cm、截面尺寸為4cmX6cm的方鋼組成，方鋼兩端相應(yīng)位置處開有螺孔，通過4個(gè)直徑為12mm的螺栓與模型箱固定。
[0011 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0012](I)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作性強(qiáng)，拆裝方便，且易于改造，可根據(jù)原有系統(tǒng)構(gòu)架開發(fā)新的用途。
[0013](2)管道拉拔力加載系統(tǒng)和模型箱相互獨(dú)立，避開了試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖湓谥茦雍髢?nèi)部空間尺寸狹窄的限制，且適宜于各種模型制樣方式。
[0014](3)本實(shí)用新型適用性廣，可適用于粘土、粉土等多種土質(zhì)類型的地基。
[0015](4)傳力桿系統(tǒng)中設(shè)置傳力筒裝置，滿足加載系統(tǒng)剛性連接的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)離心機(jī)加速過程中管道與土體間位移協(xié)調(diào)，保證試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果正確可靠。
[0016](5)本設(shè)備原理簡(jiǎn)單，可用于不同管徑、不同埋置位置、不同埋深比的管道隆起試驗(yàn)，同時(shí)可以模擬不同隆起速率及隆起位移。
[0017](6)本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)成本低，使用效果好，便于推廣使用。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的俯視圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型的A-A剖面圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型的B-B剖面圖；
[0021 ]圖4是傳力桿系統(tǒng)結(jié)構(gòu)詳圖；
[0022]圖5是離心機(jī)工作原理示意圖；
[0023]圖中:離心機(jī)I;離心機(jī)吊籃1-1;模型箱2;地基土體3;管道裝置4;模型管道4-1;管道傳力環(huán)4-2;管道拉桿4-3;傳力桿系統(tǒng)5;軸力計(jì)6;傳力筒7;傳力筒內(nèi)六角螺栓7-1;中空傳力筒7-2;傳力筒連接桿7-3;位移測(cè)試裝置8;激光位移傳感器8-1;激光接受片8-2;管道拉拔力加載系統(tǒng)9;電機(jī)9-1;減速螺旋升降器系統(tǒng)9-2;螺桿9-3;荷載加載平臺(tái)9-4;反力梁10。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0025]如圖1、2、3所示，本實(shí)用新型是超重力條件下管道抗隆起性能測(cè)試裝置，包括離心機(jī)1、模型箱2、管道裝置4、傳力桿系統(tǒng)5、位移測(cè)試裝置8、管道拉拔力加載系統(tǒng)9以及反力梁10。
[0026]所述的模型箱2安裝于離心機(jī)I吊籃1-1內(nèi)，模型箱2中鋪設(shè)有地基土體3，地基土體3材料根據(jù)具體試驗(yàn)條件選用，包括砂土、粘土、粉土等多種土質(zhì)類型的地基。地基土體3中埋有管道裝置4。
[0027]所述管道裝置4包括模型管道4-1、管道傳力環(huán)4-2以及管道拉桿4-3三部分。模型管道4-1材料可為鋁、鋼、混凝土、pvc或有機(jī)玻璃等，具體尺寸根據(jù)試驗(yàn)情況選擇。管道傳力環(huán)4-2套在模型管道4-1外部，其內(nèi)徑比模型管道4-1外徑大Imm左右，管道傳力環(huán)4-2頂部開有直徑1mm螺孔，管道拉桿4-3通過該螺孔與管道傳力環(huán)4-2機(jī)械連接，管道拉桿4-3直徑10mm。管道傳力環(huán)4-2與拉桿4-3均由鋁材制成，自重較輕，且能保證試驗(yàn)所需的強(qiáng)度和剛度。
[0028]如圖4所示，所述傳力桿系統(tǒng)5包括軸力計(jì)6和傳力筒7。所述的傳力筒7包括傳力筒內(nèi)六角螺栓7-1、中空傳力筒7-2和傳力筒連接桿7-3。中空傳力筒7-2通過內(nèi)六角螺栓7-1與軸力計(jì)6連接，通過連接桿7