一種海上風電樁基弱化振動檢測實驗系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種海上風電樁基弱化振動檢測實驗系統(tǒng)，屬于海上風電樁基弱化振動檢測實驗系統(tǒng)結構技術領域。包括波流水槽及設于波流水槽下方的土池，土池內(nèi)填筑有飽和土體，樁體的頂部設有塔架，塔架位于波流水槽外部的一端安裝有風機，樁體的一側高度方向上設有多個相間隔的樁身應變片，樁體的相對一側埋設有多個與樁身應變片相對應的土壓力盒，樁體兩側還埋設有多個孔隙水壓計，塔架的高度方向上安裝有多個相間隔的加速度傳感器，樁身應變片、土壓力盒、孔隙水壓計、加速度傳感器均與動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀通訊連接。本實用新型結構設計巧妙，能采用波浪等環(huán)境荷載進行激勵，能直觀反映海洋動力荷載下樁基弱化與結構整體動力特性關系。
【專利說明】
一種海上風電樁基弱化振動檢測實驗系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種海上風電粧基弱化振動檢測實驗系統(tǒng)，屬于海上風電粧基弱化振動檢測實驗系統(tǒng)結構技術領域。
【背景技術】
[0002]海上風電結構的整體動力特性是影響結構安全的重要因素。然而在海洋動力荷載作用下，粧-土作用極其復雜，粧周飽和土的剛度和強度極易弱化，直接影響到粧基的承載性能和結構的整體動力特性，嚴重時還將導致結構失效，造成巨大的經(jīng)濟損失和不良的社會影響。因此，研究海洋動力荷載作用下海上風電粧-土作用弱化規(guī)律、量化結構整體動力特性與粧基弱化之間的關系，并探索粧基弱化的振動檢測方法，對于保證海上風電的安全運行具有重要的意義。
[0003]目前，在該領域的實驗研究中，有些是通過動三軸實驗來單獨探討海洋飽和土的循環(huán)弱化規(guī)律;還有些是建立粧-土作用實驗模型，采用電磁激振或振動臺加載方式來模擬海洋動力荷載，從而探討粧-土系統(tǒng)的動力特性。但這些實驗手段均不是采用波浪等環(huán)境荷載進行激勵，也不能直觀反映海洋動力荷載下粧基弱化與結構整體動力特性的關系，因此設計一套能同時反映粧-土作用弱化和結構整體動力特性的實驗系統(tǒng)對于該領域的研究具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的就在于解決上述現(xiàn)有技術存在的不足之處，提供一種結構設計巧妙，能采用波浪等環(huán)境荷載進行激勵，能直觀反映海洋動力荷載下粧基弱化與結構整體動力特性關系的海上風電粧基弱化振動檢測實驗系統(tǒng)。
[0005]為實現(xiàn)本實用新型的上述目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0006]—種海上風電粧基弱化振動檢測實驗系統(tǒng)，其特殊之處在于包括波流水槽I及設于波流水槽I下方的土池2，土池2內(nèi)填筑有飽和土體3，粧體4插設于土池2內(nèi)且底部固結于土池2上，粧體4的頂部設有與其為一體結構的塔架5，塔架5部分位于波流水槽I內(nèi)、部分位于波流水槽I外部，塔架5位于波流水槽I外部的一端安裝有風機6，粧體4的一側高度方向上設有多個相間隔的粧身應變片7，粧體4的相對一側埋設有多個與粧身應變片7相對應的土壓力盒8，粧體4兩側還埋設有多個孔隙水壓計9，塔架5的高度方向上安裝有多個相間隔的加速度傳感器10，粧身應變片7、土壓力盒8、孔隙水壓計9、加速度傳感器10均與動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀11通訊連接，動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀11與粧-土作用數(shù)據(jù)處理平臺12、模態(tài)參數(shù)識別平臺13通訊連接，粧-土作用數(shù)據(jù)處理平臺12、模態(tài)參數(shù)識別平臺13與粧基弱化狀態(tài)識別平臺14通訊連接；
[0007]所述飽和土體3包括分層填筑的飽和黏性土層16、飽和砂性土層17;
[0008]所述土池2的內(nèi)側壁上還設有土池透水層15;
[0009]所述加速度傳感器10的外部設有防水層。
[0010]本實用新型的海上風電粧基弱化振動檢測實驗系統(tǒng)，結構設計合理，通過粧身應變片、土壓力盒分別檢測粧體的變形，粧周土體的壓力;通過孔隙水壓計檢測土體的孔隙水壓;加速度傳感器用于測試結構的加速度響應信號;粧身應變片、土壓力盒、孔隙水壓計、加速度傳感器將采集到的數(shù)據(jù)輸送至動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀;利用波浪加載系統(tǒng)在波流水槽中對海上風電結構施加波浪荷載，動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀將采集到的數(shù)據(jù)分類、分通道傳入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的粧-土作用數(shù)據(jù)處理平臺和模態(tài)參數(shù)識別平臺，處理結果供粧基弱化狀態(tài)識別平臺使用。綜上所述，本實用新型能采用波浪等環(huán)境荷載進行激勵，能直觀反映海洋動力荷載下粧基弱化與結構整體動力特性關系，對于該領域的研究具有重要的意義。
【附圖說明】
[0011]圖1:本實用新型海上風電粧基弱化振動檢測實驗系統(tǒng)的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0013]實施例1
[0014]本實施例中海上風電粧基弱化振動檢測實驗系統(tǒng)，如圖1所示，包括波流水槽1、土池2、飽和土體3、粧體4、塔架5、風機6、粧身應變片7、土壓力盒8、孔隙水壓計9、加速度傳感器10、動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀11、粧-土作用數(shù)據(jù)處理平臺12、模態(tài)參數(shù)識別平臺13、粧基弱化狀態(tài)識別平臺14、土池透水層15。其中，土池2置于波流水槽I底面以下，土池內(nèi)側壁設置透數(shù)層15，土體3由飽和黏性土和飽和砂性土分層填筑，并能實現(xiàn)自然固結和充分飽和，按照動力相似原理設計制作海上風電結構模型系統(tǒng)(本實施例為單粧式風電結構)，包含粧體4、塔架5和風機6，粧體4插于土池2內(nèi)，并固結于土池底，粧身應變片7粘貼于粧體4一側，土壓力盒8布設于粧體4另一側，并與粧身應變片7位置對應;孔隙水壓計9布設于粧體4前后兩側，加速度傳感器10均勻布設于泥面以上粧體4和塔架5—側，粧身應變片7、土壓力盒8、孔隙水壓計9和加速度傳感器10均接入動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀11，利用波浪加載系統(tǒng)在波流水槽I中對海上風電結構施加波浪荷載;動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀11將采集到的數(shù)據(jù)分類、分通道傳入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的粧-土作用數(shù)據(jù)處理平臺12和模態(tài)參數(shù)識別平臺13，處理結果供粧基弱化狀態(tài)識別平臺14使用;研究者可借助粧基弱化狀態(tài)識別平臺14對所探索的粧基弱化振動檢測方法進行驗證。
[0015]本實施例的海上風電粧基弱化振動檢測實驗系統(tǒng)，使用時，通過粧身應變片7、土壓力盒8分別檢測粧體4的變形，粧周土體的壓力，通過孔隙水壓計9檢測土體的孔隙水壓，加速度傳感器10用于測試結構的加速度響應信號，粧身應變片7、土壓力盒8、孔隙水壓計9、加速度傳感器10將采集到的數(shù)據(jù)輸送至動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀11，利用波浪加載系統(tǒng)在波流水槽I中對海上風電結構施加波浪荷載，動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀11將采集到的數(shù)據(jù)分類、分通道傳入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的粧-土作用數(shù)據(jù)處理平臺12和模態(tài)參數(shù)識別平臺13，處理結果供粧基弱化狀態(tài)識別平臺14使用。
[0016]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種海上風電粧基弱化振動檢測實驗系統(tǒng)，其特征在于包括波流水槽(I)及設于波流水槽(I)下方的土池(2)，土池(2)內(nèi)填筑有飽和土體(3)，粧體(4)插設于土池(2)內(nèi)且底部固結于土池(2)上，粧體(4)的頂部設有與其為一體結構的塔架(5)，塔架(5)部分位于波流水槽(I)內(nèi)、部分位于波流水槽(I)外部，塔架(5)位于波流水槽(I)外部的一端安裝有風機(6)，粧體(4)的一側高度方向上設有多個相間隔的粧身應變片(7)，粧體(4)的相對一側埋設有多個與粧身應變片(7)相對應的土壓力盒(8)，粧體(4)兩側還埋設有多個孔隙水壓計(9)，塔架(5)的高度方向上安裝有多個相間隔的加速度傳感器(10)，粧身應變片(7)、土壓力盒(8)、孔隙水壓計(9)、加速度傳感器(10)均與動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀(11)通訊連接，動態(tài)數(shù)據(jù)采集儀(11)與粧-土作用數(shù)據(jù)處理平臺(12)、模態(tài)參數(shù)識別平臺(13)通訊連接，粧-土作用數(shù)據(jù)處理平臺(12)、模態(tài)參數(shù)識別平臺(13)與粧基弱化狀態(tài)識別平臺(14)通訊連接。2.按照權利要求1所述的一種海上風電粧基弱化振動檢測實驗系統(tǒng)，其特征在于所述飽和土體(3)包括分層填筑的飽和黏性土層(16)、飽和砂性土層(17)。3.按照權利要求1所述的一種海上風電粧基弱化振動檢測實驗系統(tǒng)，其特征在于所述土池(2)的內(nèi)側壁上還設有土池透水層(15)。4.按照權利要求1所述的一種海上風電粧基弱化振動檢測實驗系統(tǒng)，其特征在于所述加速度傳感器(10)的外部設有防水層。
【文檔編號】G01M10/00GK205538157SQ201620317175
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月16日
【發(fā)明人】李英超, 楊彬, 楊文龍, 石云, 胡聰, 毛海英, 鄭春梅, 李雪艷
【申請人】魯東大學