一种导管架平台生活楼波纹板抗剪承载力模型试验装置的制作方法

本实用新型涉及海洋平台结构模型试验技术领域，更具体的说，是涉及一种导管架平台生活楼波纹板抗剪承载力模型试验装置。

背景技术：

导管架平台是应用于浅海海域石油开采的主要结构形式，其上部生活楼组块结构为梁、柱及斜撑构成的空间刚架，在刚架内焊接波纹板构成其外墙、防爆墙与隔墙。当前，在对生活楼组块结构的设计与校核中，仅计算空间刚架结构的强度与刚度，而未考虑波纹板的贡献，该做法显然过于保守。出于降本增效的目的，考虑波纹板对结构的贡献，需研究和开发有效的简化和校核方法。开展缩尺比模型试验，探索波纹板结构的抗剪承载能力是其中的重要工作之一。

当前尚无对生活楼组块所用波纹板形式开展的试验研究工作。传统钢结构领域已有对焊接框架波纹板进行抗剪性能的试验研究。一种试验方式是框架底梁靠地锚螺栓固定于地面，采用千斤顶沿顶梁进行水平方向加载，大型反力墙对千斤顶提供反力。该方式需要大型反力墙、地锚螺栓地基等，对试验条件和场地要求很高。另一种试验方式是对试件两端简支，上下焊接翼缘，在支座与加载点处焊接横向加劲肋，采用千斤顶竖向加载，大型反力架提供反力。该试验方式适用于波纹腹板梁的抗剪性能试验，其试件为典型的梁构件，试件较细长，且作为腹板的波纹板高厚比小，因而难以适用于波纹板墙体结构试件。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有波纹板抗剪试验技术中的不足，提出一种适用于研究导管架平台生活楼组块波纹板墙体结构抗剪承载力的模型试验装置。该装置提供的加载空间可灵活适应于不同的试件尺寸，由大刚度刚架与板架结构构成的试验台在试验过程中内力自平衡，极大降低了对地基和反力墙等试验条件的要求，且试验台为位移计等测量仪器的安装提供了空间位置，因而具有设计合理、功能完善、操作便利等特点。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下的技术方案予以实现：

一种导管架平台生活楼波纹板抗剪承载力模型试验装置，包括刚性试验台、活动式基座、加载设备；所述刚性试验台包括主加载梁、强纵梁、板架结构、支撑腿和安全挡板；所述活动式基座安装在所述刚性试验台上，由可移动横档、可移动铰支座、十字托板构成；所述加载设备安装在所述刚性试验台上，包括刚性固定端、电液伺服加载器及其控制系统、刀口铰、V槽垫板；

所述主加载梁的同侧间隔地焊接有与其垂直的两根或四根强纵梁，位于外侧的所述强纵梁两端分别焊接有支撑腿，每根所述强纵梁顶部沿长度方向设置有等距螺孔；所述主加载梁和所述强纵梁构成的空隙内焊接有若干板架结构，并使所述板架结构与所述强纵梁拼接为具有平整表面的刚性试验台；所述强纵梁两端的所述板架结构边侧焊接有安全挡板；

所述可移动横档安装在所述刚性试验台上表面，所述可移动横档底部对应于所述强纵梁设有螺孔，用于通过螺栓固定于所述强纵梁，以实现所述可移动横档沿所述强纵梁长度方向的位置调节；所述可移动横档背侧沿水平方向设置有等距螺孔，两个所述可移动铰支座分别通过螺栓固定于所述可移动横档，以实现所述可移动铰支座沿所述可移动横档水平方向的位置调节；所述主加载梁顶面沿其长度方向设置有等距螺孔，所述十字托板底面通过螺栓固定于所述主加载梁，以实现所述十字托板沿所述主加载梁长度方向的位置调节；

所述刚性固定端设置在所述主加载梁的端部，所述电液伺服加载器支撑于所述刚性固定端内侧，所述电液伺服加载器的顶杆端部设置有刀口铰和V槽垫板；

试验时，波纹板模型试件一端铰接安装于两个所述可移动铰支座之间，另一端固定于所述十字托板的顶板上；所述电液伺服加载器通过所述刀口铰和所述V槽垫板对所述试件进行水平加载。

其中，所述可移动横档由底板、背板、侧板、顶板、横隔板焊接而成；所述底板和所述顶板上下平行设置，所述背板上下两侧分别与所述顶板和所述底板连接，所述背板左右两端设置与所述背板、所述顶板、所述底板同时焊接的所述侧板，两块所述侧板之间间隔地设置有与所述背板、所述顶板、所述底板同时焊接的若干所述横隔板。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型涉及的试验装置能有效地适用于导管架平台生活楼所用各种型式波纹板的抗剪承载力模型试验，由大刚度刚架与板架结构构成的试验台在试验过程中内力自平衡，很好的克服了现有试验方式需要大型反力墙、地锚螺栓地基等装置，以及对试验条件和场地要求高的缺点。

本试验装置提供了一个灵活的加载空间，通过在主加载梁、强纵梁、可移动横档、可移动铰支座等构件处设置相应的等距螺孔，可适应不同试件尺寸的要求。试验过程中，波纹板模型试件一端安装于所述的可移动铰支座上，另一端固定于所述十字托板的顶板上；伺服加载器通过刀口铰、V槽垫板对试件进行水平加载，操作简单便利。本试验装置中的试验台结构由大刚度刚架与板架结构共同构成，刚度冗余大，结构简单，设计合理，制造成本低。另外，本试验装置中的试验台还为位移计等测量仪器的安装提供了空间位置，且两侧设置的安全挡板可有效的防护进行结构破坏性试验带来的潜在危险，功能较为完善。

附图说明

图1为本实用新型所提供的导管架平台生活楼波纹板抗剪承载力模型试验装置的轴侧图；

图2为本实用新型所提供的导管架平台生活楼波纹板抗剪承载力模型试验装置的正视图；

图3为本实用新型所提供的导管架平台生活楼波纹板抗剪承载力模型试验装置的俯视图；

图4为主加载梁与强纵梁的结构示意图；

图5为可移动横档的结构示意图。

上述图中：1，主加载梁；2，强纵梁；3，板架结构；4，支撑腿；5，安全挡板；6，可移动横档；601，底板；602，背板；603，侧板；604，顶板；605，横隔板；7，可移动铰支；8，十字托板；9，刚性固定端；10，电液伺服加载器；11，刀口铰；12，V槽垫板；13，试件。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的

技术实现要素：
、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1至图3所示，本实施例公开了一种导管架平台生活楼波纹板抗剪承载力模型试验装置，主要包括刚性试验台、活动式基座、加载设备三大部分。刚性试验台包括主加载梁1、强纵梁2、板架结构3、支撑腿4和安全挡板5。活动式基座安装在刚性试验台上，主要由可移动横档6、可移动铰支座7、十字托板8构成，可适应不同尺寸规格的试件13。加载设备包括电液伺服加载器10及其控制系统、刀口铰11、V槽垫板12。

如图4所示，主加载梁1设置为一根，由大刚度工字型钢梁或箱型钢梁制成。强纵梁2设置为两根或者四根，每根强纵梁2由一根较大刚度的工字型钢梁制成。多根强纵梁2间隔设置且均垂直地焊接于主加载梁1的同一侧，位于外侧的强纵梁2的两端分别焊接有一根支撑腿4。每根强纵梁2的上翼缘处沿其长度方向等间距地设置有若干螺栓孔，用于安装并调节可移动横档6的位置。板架结构3是由横次梁、纵次梁与平板焊接构成的整体，多块板架结构3并排的焊接在主加载梁1和强纵梁2之间的同一平面内，与强纵梁2形成具有平整表面的刚性试验台。强纵梁2两端的板架结构3边侧焊接有安全挡板5。

如图5所示，可移动横档6由底板601、背板602、侧板603、顶板604、横隔板605焊接而成。底板601和顶板604上下平行设置，背板602上下两侧边缘分别与顶板604和底板601连接，背板602的左右两端设置有与背板602、顶板604、底板601同时焊接的侧板603，两块平行的侧板603之间间隔地设置有与背板602、顶板604、底板601同时焊接的若干横隔板605。可移动横档6的上述结构能够为可移动铰支座7提供足够的刚度与反力支持。可移动横档6的底板601在对应于强纵梁2的位置设有螺栓孔，用于通过螺栓将可移动横档6固定于强纵梁2的螺栓孔上，以实现可移动横档6沿强纵梁2长度方向的位置调节。可移动横档6的背板602沿水平方向等间距地间隔设置有若干螺栓孔，两个可移动铰支座7分别通过螺栓固定于可移动横档6的背板602上，以实现可移动铰支座7沿可移动横档6水平方向的位置调节。另外，主加载梁1的上翼缘处沿其长度方向等间距地间隔设置有若干螺栓孔，十字托板8的底板通过螺栓固定于该螺栓孔，以实现十字托板8沿主加载梁1长度方向的位置调节。

如图4所示，刚性固定端9由竖向设置的钢梁(与主加载梁1相同截面)和焊接在该钢梁内的加劲肋构成，设置在主加载梁1的一端端部，用于支承电液伺服加载器10。电液伺服加载器10安装于刚性固定端9内侧，电液伺服加载器10的顶杆端部设置有刀口铰11和V槽垫板12。

试验过程中，波纹板模型试件13一端安装于两个可移动铰支座7之间，另一端固定于十字托板8的顶板上。电液伺服加载器10通过刀口铰、V槽垫板对试件13进行水平加载。具体试验过程如下：

1.根据波纹板试件13尺寸调整装置各部件的相对位置。具体说来，根据波纹板试件13长度沿强纵梁2调整可移动横档6的纵向位置，并用螺栓紧固；根据试件宽度沿可移动横档6的背板602调整并用螺栓固定可移动铰支座7的横向位置，沿主加载梁1调整并用螺栓固定十字托板8的位置。

2.将待测波纹板试件13安装到试验台上。具体说来，将试件13的一端铰接于两个可移动铰支座7上，另一端支承并螺栓固定于十字托板8的顶板上。

3.在待测波纹板试件13安装测量装置。具体说来，根据实验大纲，在待测波纹板试件13对应位置处粘贴应变片，安装位移计等，并接入数据采集系统。

4.在电液伺服加载器10顶杆前端安装刀口铰11和V槽垫板12，调整电液伺服加载器10顶杆使其在试件13加载点处施加适宜的预紧压力。

5.连接和调试加载及测量系统，检查并开展试验。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。