一种海上风电桩基弱化振动检测实验系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种海上风电桩基弱化振动检测实验系统，属于海上风电桩基弱化振动检测实验系统结构技术领域。包括波流水槽及设于波流水槽下方的土池，土池内填筑有饱和土体，桩体的顶部设有塔架，塔架位于波流水槽外部的一端安装有风机，桩体的一侧高度方向上设有多个相间隔的桩身应变片，桩体的相对一侧埋设有多个与桩身应变片相对应的土压力盒，桩体两侧还埋设有多个孔隙水压计，塔架的高度方向上安装有多个相间隔的加速度传感器，桩身应变片、土压力盒、孔隙水压计、加速度传感器均与动态数据采集仪通讯连接。本实用新型结构设计巧妙，能采用波浪等环境荷载进行激励，能直观反映海洋动力荷载下桩基弱化与结构整体动力特性关系。
【专利说明】
一种海上风电桩基弱化振动检测实验系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种海上风电粧基弱化振动检测实验系统，属于海上风电粧基弱化振动检测实验系统结构技术领域。
【背景技术】
[0002]海上风电结构的整体动力特性是影响结构安全的重要因素。然而在海洋动力荷载作用下，粧-土作用极其复杂，粧周饱和土的刚度和强度极易弱化，直接影响到粧基的承载性能和结构的整体动力特性，严重时还将导致结构失效，造成巨大的经济损失和不良的社会影响。因此，研究海洋动力荷载作用下海上风电粧-土作用弱化规律、量化结构整体动力特性与粧基弱化之间的关系，并探索粧基弱化的振动检测方法，对于保证海上风电的安全运行具有重要的意义。
[0003]目前，在该领域的实验研究中，有些是通过动三轴实验来单独探讨海洋饱和土的循环弱化规律;还有些是建立粧-土作用实验模型，采用电磁激振或振动台加载方式来模拟海洋动力荷载，从而探讨粧-土系统的动力特性。但这些实验手段均不是采用波浪等环境荷载进行激励，也不能直观反映海洋动力荷载下粧基弱化与结构整体动力特性的关系，因此设计一套能同时反映粧-土作用弱化和结构整体动力特性的实验系统对于该领域的研究具有重要的意义。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的就在于解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种结构设计巧妙，能采用波浪等环境荷载进行激励，能直观反映海洋动力荷载下粧基弱化与结构整体动力特性关系的海上风电粧基弱化振动检测实验系统。
[0005]为实现本实用新型的上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0006]—种海上风电粧基弱化振动检测实验系统，其特殊之处在于包括波流水槽I及设于波流水槽I下方的土池2，土池2内填筑有饱和土体3，粧体4插设于土池2内且底部固结于土池2上，粧体4的顶部设有与其为一体结构的塔架5，塔架5部分位于波流水槽I内、部分位于波流水槽I外部，塔架5位于波流水槽I外部的一端安装有风机6，粧体4的一侧高度方向上设有多个相间隔的粧身应变片7，粧体4的相对一侧埋设有多个与粧身应变片7相对应的土压力盒8，粧体4两侧还埋设有多个孔隙水压计9，塔架5的高度方向上安装有多个相间隔的加速度传感器10，粧身应变片7、土压力盒8、孔隙水压计9、加速度传感器10均与动态数据采集仪11通讯连接，动态数据采集仪11与粧-土作用数据处理平台12、模态参数识别平台13通讯连接，粧-土作用数据处理平台12、模态参数识别平台13与粧基弱化状态识别平台14通讯连接；
[0007]所述饱和土体3包括分层填筑的饱和黏性土层16、饱和砂性土层17;
[0008]所述土池2的内侧壁上还设有土池透水层15;
[0009]所述加速度传感器10的外部设有防水层。
[0010]本实用新型的海上风电粧基弱化振动检测实验系统，结构设计合理，通过粧身应变片、土压力盒分别检测粧体的变形，粧周土体的压力;通过孔隙水压计检测土体的孔隙水压;加速度传感器用于测试结构的加速度响应信号;粧身应变片、土压力盒、孔隙水压计、加速度传感器将采集到的数据输送至动态数据采集仪;利用波浪加载系统在波流水槽中对海上风电结构施加波浪荷载，动态数据采集仪将采集到的数据分类、分通道传入数据处理系统中的粧-土作用数据处理平台和模态参数识别平台，处理结果供粧基弱化状态识别平台使用。综上所述，本实用新型能采用波浪等环境荷载进行激励，能直观反映海洋动力荷载下粧基弱化与结构整体动力特性关系，对于该领域的研究具有重要的意义。
【附图说明】
[0011]图1:本实用新型海上风电粧基弱化振动检测实验系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0013]实施例1
[0014]本实施例中海上风电粧基弱化振动检测实验系统，如图1所示，包括波流水槽1、土池2、饱和土体3、粧体4、塔架5、风机6、粧身应变片7、土压力盒8、孔隙水压计9、加速度传感器10、动态数据采集仪11、粧-土作用数据处理平台12、模态参数识别平台13、粧基弱化状态识别平台14、土池透水层15。其中，土池2置于波流水槽I底面以下，土池内侧壁设置透数层15，土体3由饱和黏性土和饱和砂性土分层填筑，并能实现自然固结和充分饱和，按照动力相似原理设计制作海上风电结构模型系统(本实施例为单粧式风电结构)，包含粧体4、塔架5和风机6，粧体4插于土池2内，并固结于土池底，粧身应变片7粘贴于粧体4一侧，土压力盒8布设于粧体4另一侧，并与粧身应变片7位置对应;孔隙水压计9布设于粧体4前后两侧，加速度传感器10均匀布设于泥面以上粧体4和塔架5—侧，粧身应变片7、土压力盒8、孔隙水压计9和加速度传感器10均接入动态数据采集仪11，利用波浪加载系统在波流水槽I中对海上风电结构施加波浪荷载;动态数据采集仪11将采集到的数据分类、分通道传入数据处理系统中的粧-土作用数据处理平台12和模态参数识别平台13，处理结果供粧基弱化状态识别平台14使用;研究者可借助粧基弱化状态识别平台14对所探索的粧基弱化振动检测方法进行验证。
[0015]本实施例的海上风电粧基弱化振动检测实验系统，使用时，通过粧身应变片7、土压力盒8分别检测粧体4的变形，粧周土体的压力，通过孔隙水压计9检测土体的孔隙水压，加速度传感器10用于测试结构的加速度响应信号，粧身应变片7、土压力盒8、孔隙水压计9、加速度传感器10将采集到的数据输送至动态数据采集仪11，利用波浪加载系统在波流水槽I中对海上风电结构施加波浪荷载，动态数据采集仪11将采集到的数据分类、分通道传入数据处理系统中的粧-土作用数据处理平台12和模态参数识别平台13，处理结果供粧基弱化状态识别平台14使用。
[0016]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种海上风电粧基弱化振动检测实验系统，其特征在于包括波流水槽(I)及设于波流水槽(I)下方的土池(2)，土池(2)内填筑有饱和土体(3)，粧体(4)插设于土池(2)内且底部固结于土池(2)上，粧体(4)的顶部设有与其为一体结构的塔架(5)，塔架(5)部分位于波流水槽(I)内、部分位于波流水槽(I)外部，塔架(5)位于波流水槽(I)外部的一端安装有风机(6)，粧体(4)的一侧高度方向上设有多个相间隔的粧身应变片(7)，粧体(4)的相对一侧埋设有多个与粧身应变片(7)相对应的土压力盒(8)，粧体(4)两侧还埋设有多个孔隙水压计(9)，塔架(5)的高度方向上安装有多个相间隔的加速度传感器(10)，粧身应变片(7)、土压力盒(8)、孔隙水压计(9)、加速度传感器(10)均与动态数据采集仪(11)通讯连接，动态数据采集仪(11)与粧-土作用数据处理平台(12)、模态参数识别平台(13)通讯连接，粧-土作用数据处理平台(12)、模态参数识别平台(13)与粧基弱化状态识别平台(14)通讯连接。2.按照权利要求1所述的一种海上风电粧基弱化振动检测实验系统，其特征在于所述饱和土体(3)包括分层填筑的饱和黏性土层(16)、饱和砂性土层(17)。3.按照权利要求1所述的一种海上风电粧基弱化振动检测实验系统，其特征在于所述土池(2)的内侧壁上还设有土池透水层(15)。4.按照权利要求1所述的一种海上风电粧基弱化振动检测实验系统，其特征在于所述加速度传感器(10)的外部设有防水层。
【文档编号】G01M10/00GK205538157SQ201620317175
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月16日
【发明人】李英超, 杨彬, 杨文龙, 石云, 胡聪, 毛海英, 郑春梅, 李雪艳
【申请人】鲁东大学