一种测量管道侧向土抗力试验中用于调整砂土高度的装置的制造方法
【专利说明】
所属技术领域
[0001]本发明属于海底管道试验技术领域，涉及一种测量管道侧向土抗力试验中的调整砂土高度的装置。
【背景技术】
[0002]近年来，海洋油气工程逐渐向深海发展。海底管道的正常工作是深海油气开发的重要保障，而深海海底管道一般裸置于海床表面，或部分埋置。在管内高温高压作用下，裸置在海床表面的管道会发生侧向屈曲，产生侧向移动，为了研宄管道的侧向移动，需要深入了解管-土相互作用机理，确定海底管道侧向移动过程受到的侧向载荷。因此，进行海底管道侧向土抗力试验研宄，更加准确的模拟管道在侧向移动过程中受到的土抗力对于海底管道整体屈曲的预报非常关键。专利[201510038940.4]提供了一种测量管道侧向土抗力的试验装置。
[0003]在测量管道侧向土抗力的试验中，需要对不同埋深情况下的管道进行测量。目前，调整砂槽中砂土高度的方法通常如下:或固定管道后，根据管道埋深计算需要的砂土重量，将砂土倒入砂槽中；或根据管道形状及所需埋深在砂土上挖出容纳管道的土坑，再将管道放入挖好的土坑中。第一种方法需要耗费不少人力，第二种方法很难保证土坑形状与管道埋入土壤形状一样，具有随机性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是改进现有技术的上述不足，提供一种新型调整砂土高度的装置，根据试验所需深度较精确、省力地调整砂土高度。本装置机构简单，工作效率高，制造成本较低，有较高的试验实用价值，技术方案如下:
[0005]一种测量管道侧向土抗力试验中用于调整砂土高度的装置，测量管道侧向土抗力试验所使用的砂槽(5)为四周封闭、顶部敞开的长方体空心结构，所述的用于调整砂土高度的装置包括主体部分(2)和两个调整杆(I)，所述的主体部分(2)包括底杆(7)和位于底杆(7)两端并与其垂直的两个侧杆(8)，根据砂槽(5)的宽度确定底杆(7)的长度，在侧杆(8)上开设有导槽(4)，在侧杆(8)上设置有刻度，每个调整杆(I)均分为竖直杆和把手两个部分，竖直杆置于导槽(4)内并与侧杆(8)固定连接，竖直杆与侧杆(8)的相对位置可调，把手用于将所述的调整砂土高度的装置支撑在砂槽(5)的上沿上，两个调整杆(I)的竖直杆部分长度相同。
[0006]所述的调整砂土高度的装置，在每个侧杆(8)上可以设有螺栓孔，用于通过螺栓将竖直杆与侧杆(8)固定连接。
[0007]本发明的有益效果如下:
[0008]1、本发明装置可以实现不同的管道埋深。当管道埋深确定后，调整本发明装置中的调整杆高度，通过改变调整杆高度调整不同的管道埋深。本发明装置可变动尺寸范围大，可应用于不同直径管道的不同埋深的试验。
[0009]2、本发明装置改变尺寸简单、方便。装置主体部分标有刻度。先将固定调整杆的螺栓拧松后，移动调整杆使其下端正对所需刻度，上紧螺栓后装置的尺寸调整完毕。
[0010]3、本发明装置调整砂土的步骤较少，操作简单，两人配合即可调整砂土高度，无需耗费过多人力。
[0011]4、本发明装置集调整砂槽中砂土高度、平整砂土两个功能于一身。本发明装置可将砂面从一个高度调整到另一高度，也可用来平整砂土表面。这两个功能可以同时实现。
【附图说明】
[0012]图1为本装置的三维示意图。
[0013]图2为本装置的刻度示意图。
[0014]图3为放置本装置的砂槽正视图。
[0015]图4为放置本装置的砂槽侧视图。
[0016]图5为放置本装置的砂槽顶视图。
[0017]图中:1、调整杆，2、主体部分，3、螺栓，4、导槽，5、砂槽，6、砂土，7、底杆，8、侧杆。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实例对本发明作进行详细描述。
[0019]1、本发明为调整砂土高度的装置，主要包括两个调整杆1，主体部分2，四个固定用螺栓3。主体部分包括底杆7和位于底杆7两端并与其垂直的两个侧杆8，每个侧杆8上各有一个导槽4。砂槽结构包括砂槽5，砂土 6。
[0020]2、砂槽5为四周封闭、顶部敞开的长方体空心结构。砂槽5内预置一定深度的表面水平的砂土，用于模拟平坦的海床。
[0021]3、调整装置为木制结构。调整杆I分为把手和竖直杆两个部分，把手用于将所述的调整砂土高度的装置支撑在砂槽5的上沿上。调整杆I的竖直杆部分与主体部分2通过螺栓3固定在一起。螺栓3穿过导槽4，与导槽4垂直。调整杆I的竖直杆部分与主体部分2的截面尺寸相同。主体部分2与调整杆I接触的部分上标有刻度线，便于根据管道不同埋深调整本发明装置的高度。调整本发明装置高度时，先将螺栓3拧松，再将调整杆I的竖直杆部分的下端对齐到所需的刻度，最后将螺栓3上紧。
[0022]使用本装置的实例如下所示:
[0023]1、砂槽5中砂土量粗略调整为砂槽5容积一半，将调整装置按图3所示放于砂槽5的B端后，改变调整装置的调整杆I的位置，使调整杆I的竖直杆部分下端刚好接触砂面。两人配合操作，每人各扶住一个调整杆I的把手部分，同时按住主体部分2的下端，使调整杆I的把手部分置于砂槽5的上沿。平稳地移动调整装置，移动过程中调整装置保持竖直，将调整装置从砂槽5的B端移动至砂槽5的A端，再将A端多余的砂土取出。再将调整装置从砂槽5的A端移动至砂槽5的B端，将B端多余的砂土取出。按同样的方法移动调整装置3个来回，每次移动至另一端都将多余的砂土取出。取出调整装置，此时砂槽5中砂土已调平。记录调整装置的调整杆I的竖直杆部分下端所对应尺寸，该尺寸对应管道无埋深的砂土高度。
[0024]2、计算管道试验所需埋深，根据管道埋深改变调整装置的调整杆I的位置，使调整杆I的竖直杆部分下端对应尺寸减去刚才记录的尺寸为管道埋深高度。将调整装置置于砂槽5的B端，调整装置的调整杆I的把手部分放于砂槽5上端，调整装置竖直放置，调整装置的下部插入土中，插入土中的深度即管道埋深深度。两人配合操作，每人各扶住一个调整杆I的把手部分，同时按住主体部分2的下端，使调整杆I的把手部分紧贴砂槽5上沿。平稳地移动调整装置，移动过程中调整装置保持竖直，将调整装置从砂槽5的B端移动至砂槽5的A端，再将调整装置从砂槽5的A端移动至砂槽5的B端。按同样的方法移动调整装置3个来回，此时多余的砂土堆积到砂槽5的B端。拿出调整装置，此时砂槽5中砂土高度对应管道埋深深度。
[0025]3、将管道平稳下放至砂槽5的A端砂土上，管道无埋深。
[0026]4、改变调整装置的调整杆I位置使调调整杆I的竖直杆部分下端对应尺寸为管道无埋深位置的尺寸。将调整装置置于砂槽5中的B端，调整装置的调整杆I的把手部分放于砂槽5上沿，调整装置竖直放置，调整装置的下部插入上一步堆积到砂槽5B端的土中。两人配合操作，每人各扶住一个调整杆I的把手部分，同时按住主体部分2的下端，使调整杆I的把手部分紧贴砂槽5上沿。平稳地移动调整装置，移动过程中调整装置保持竖直，将调整装置从砂槽5的B端移动至砂槽5的A端，使调整装置与管道接触。再将调整装置从砂槽5的A端移动至砂槽5的B端。按同样的方法移动调整装置3个来回，此时多余的砂土堆积到砂槽5的B端。取出多于砂土，拿出调整装置。此时砂槽5中管道靠近砂槽5B端砂土的高度为无埋深高度，管道靠近A端砂土的高度为埋深高度。因测量管道侧向运动土抗力时，管道运动前方的砂土对管道的作用远大于管道运动后方的砂土对管道的作用，故只在管道运动方向即管道靠近B端的砂土设置埋深即可。因此，调整土壤高度已经满足进行测量管道侧向土抗力试验要求。
【主权项】
1.一种测量管道侧向土抗力试验中用于调整砂土高度的装置，测量管道侧向土抗力试验所使用的砂槽(5)为四周封闭、顶部敞开的长方体空心结构，所述的用于调整砂土高度的装置包括主体部分(2)和两个调整杆(I)，其特征在于，所述的主体部分(2)包括底杆(7)和位于底杆(7)两端并与其垂直的两个侧杆(8)，根据砂槽(5)的宽度确定底杆(7)的长度，在侧杆(8)上开设有导槽(4)，在侧杆(8)上设置有刻度，每个调整杆(I)均分为竖直杆和把手两个部分，竖直杆置于导槽(4)内并与侧杆(8)固定连接，竖直杆与侧杆(8)的相对位置可调，把手用于将所述的调整砂土高度的装置支撑在砂槽(5)的上沿上，两个调整杆(I)的竖直杆部分长度相同。
2.根据权利要求(I)所述的调整砂土高度的装置，其特征在于，在每个侧杆(8)上设有螺栓孔，用于通过螺栓将竖直杆与侧杆(8)固定连接。
【专利摘要】本发明涉及一种测量管道侧向土抗力试验中用于调整砂土高度的装置，测量管道侧向土抗力试验所使用的砂槽(5)为四周封闭、顶部敞开的长方体空心结构，所述的用于调整砂土高度的装置包括主体部分(2)和两个调整杆(1)，其特征在于，所述的主体部分(2)包括底杆(7)和位于底杆(7)两端并与其垂直的两个相同长度的侧杆(8)，根据砂槽(5)的宽度确定底杆(7)的长度，在侧杆(8)上开设有导槽(4)，在侧杆(8)上设置有刻度，调整杆(1)分为竖直杆和把手两个部分，竖直杆置于导槽(4)内并与侧杆(8)固定连接，竖直杆与侧杆(8)的相对位置可调，把手用于将所述的调整砂土高度的装置支撑在砂槽(5)的上沿上。本发明能够较精确、省力地调整砂土高度。
【IPC分类】G01N19-00
【公开号】CN104880403
【申请号】CN201510298788
【发明人】唐友刚, 冯浩, 王臻魁, 黄印
【申请人】天津大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月3日