一种埋地管道抗冲击荷载减震效果的试验装置的制作方法

本发明涉及一种崩塌地段中埋地管道运输安全的试验装置，具体的说是一种模拟埋地管道抗冲击荷载减震效果的试验装置。

背景技术：

埋地管道作为油气的传输载体，是地面工程的重要设施之一。是连接上游资源和下游用户的纽带，在生产与生活中起着不可或缺的作用。油气长输管道穿越地域广阔，涉及的地域类型复杂，尤其是管道处于地质条件恶劣、地质灾害易发区，使得管道运营过程中存在着重大的安全隐患。在典型的几种地质灾害中，崩塌是对管道安全威胁严重的地质灾害形式之一。崩塌主要是由地震引起的地震动和地表破裂或湿陷性黄土地区疏松、多孔、垂直节理发育的土层被流水侵蚀造成的。崩塌对管道的主要危害是崩落的岩石自高空飞落对管道产生的冲击荷载，尤其是在高程差比较大的地段，坠石下落到管道上方的土层上产生强大的瞬时冲击力和附加应力，使管道承受的应力超过其安全规定的许用应力，从而引起管道变形失稳甚至断裂。现阶段对于管道和崩塌单方面的研究成果较多，但缺乏崩塌作用下埋地管道破坏的模拟试验装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够模拟崩塌作用下埋地管道抗冲击荷载减震效果的试验装置。利用这种装置，可模拟崩塌情况下箱体上方所受的冲击荷载，基于不用土质、荷载大小、荷载作用方向、弹簧刚度，测量分析管道的应变和变形特征及破坏过程，为埋地管道抗冲击能力与减震效果提供试验依据。

本发明采用如下技术方案：

一种埋地管道抗冲击荷载减震效果的试验装置，包括底座、埋地管道、上开口箱体、隔层胶垫、橡胶垫圈、加压阀、管道固定器、压力簧、下凸式钢板、弹簧支架、箱盖、冲击荷载作用头，其特征在于：所述底座上放有由钢板构成的上开口箱体，箱体的左端设有三个圆形开口，右端设有一个圆形开口，圆形开口两端放置隔层胶垫，管道与箱体圆形开口连接处套有橡胶垫圈，箱体前后两侧是两排压力簧，压力簧上端连接弹簧支架，压力簧下端通过地锚螺栓固定在底座上，下凸式钢板通过弹簧支架与箱盖相连，箱盖上方是冲击荷载作用头，埋地管道横穿整个箱体，管道左端是加压阀，右端是管道固定器，通过固定装置固定在底座上。

本发明的上述技术方案与现有技术相比，能够模拟不用土质、不同冲击荷载大小与方向、不同弹簧刚度情况下，埋地管道抗冲击荷载与减震效果的室内试验，通过测量分析管道的应变和变形特征及破坏过程，为埋地管道抗冲击能力提供试验依据。

作为本发明的一种优选方式，箱体两端开口处放置隔层胶垫，管道与箱体开口连接处套有橡胶垫圈，防止土体泄漏，上开口箱体方便盛放不同性质的土体，土体与下凸式钢板接触，下凸式钢板通过弹簧支架与箱盖相连，箱盖上方是冲击荷载作用头。

作为本发明的一种优选方式，所述埋地管道横穿整个箱体，管道外壁不同部位贴有电阻式应变片，用来埋地管道应变测量。

作为本发明的一种优选方式，箱体左端设置三个圆形开口，配备不同开口位置的隔层胶垫，以便埋地管道轴向与冲击荷载形成不同夹角，模拟不同方向的冲击荷载作用。

作为本发明的一种优选方式，压力簧上端与弹簧支架相连，下端通过地锚螺栓固定在底座上。所述压力簧可卸载替换，用以测试不同刚度弹簧的形变能力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的箱体内部结构示意图。

图3是本发明的弹簧支架结构示意图。

图4是本发明的侧视图。

图5是本发明的下箱顶结构示意图。

图6是本发明的隔层胶垫结构示意图。

图中：1预留孔、2底座、3埋地管道、4加压阀、5圆形开口、6橡胶垫圈、7上开口箱体、8压力簧、9管道固定器、10冲击荷载作用头、11箱盖、12弹簧支架，13下凸式钢板，14隔层胶垫。

具体实施方式

下面结合附图详述本发明：

本发明的实施例中，底座2上放有由钢板构成的上开口箱体7，底座上设有预留孔1，箱体的前后两端设有两排压力簧8，压力簧上部设置弹簧支架12以传递箱体上部受到的冲击荷载，箱体的左端设有3个圆形开口5，右端设有一个圆形开口，以改变埋地管道轴向与冲击荷载的夹角。圆形开口两端放置隔层胶垫14，埋地管道与箱体圆形开口连接处套有橡胶垫圈6，箱盖11下方的下凸型钢板13用以给箱内的土体施加压力。箱盖上部设有冲击荷载作用头10。埋地管道3横穿整个箱体，埋地管道左端设有加压阀4，右端设有管道固定器9与底座相连。

作为本发明的一种优选结构，箱体两端圆形开口5处放置隔层胶垫14，埋地管道3与箱体圆形开口连接处套有橡胶垫圈6，防止土体泄漏，上开口箱体7方便盛放不同性质的土体。

作为本发明的一种优选结构，所述埋地管道3横穿整个上开口箱体7，埋地管道外壁不同部位贴有电阻式应变片，用来测量管道应变。

作为本发明的一种优选结构，所述箱体左端设置三个圆形开口5，配备不同开口位置的隔层胶垫14，以便改变埋地管道3与冲击荷载的夹角。

作为本发明的一种优选结构，所述压力簧8上端通过弹簧支架12与箱盖11相连，下端通过地锚螺栓固定在底座2上。所述压力簧可卸载替换，用以测试不同刚度弹簧的减震效果。

为实现用mts加载模拟冲击荷载下埋地管道的受力情况，在箱顶装有冲击荷载作用头10，下面是下凸式钢板13用以给土体施加压力，将冲击荷载作用头与mts动作器连接到一起。隔层胶垫可卸载替换，通过连接不用位置的圆形开口来模拟不同的埋地管道方向。

底座2由预留孔1通过地锚螺栓固定到地面上，上开口箱体7和压力簧8由螺栓联接在底座上，在上开口箱体圆形开口两端放置隔层胶垫14，埋地管道3一次通过底座2上开口箱体7的左(右)孔，左边设置三个不同位置的圆形开口5，以便埋地管道与冲击荷载形成不同夹角，在埋地管道左端安装加压阀4，右端安装管道固定器9，箱体中可填入不同性质土体，通过冲击荷载作用头10对土体上方施加冲击荷载，模拟土体崩塌过程中落石形成的冲击荷载对埋地管道3造成的影响，通过测量埋地管道外壁的应变分析埋地管道变形与破坏过程。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种埋地管道抗冲击荷载减震效果的试验装置，具体说的是一种模拟山体崩塌过程中落石的冲击对埋地管道破坏的试验装置。它包括：底座上放置由钢板构成的上开口箱体，箱体的前后两端设有两排压力簧，压力簧上端通过弹簧支架连接箱盖以传递来自作用头的冲击荷载，下端通过地锚螺栓固定在底座上，箱体的左端设有三个圆形开口，右端设有一个圆形开口，以通过改变埋地管道方向模拟不同方向的冲击荷载，圆形开口两端放置隔层胶垫，管道与箱体圆形开口连接处套有橡胶垫圈，箱盖上部设有冲击荷载作用头，箱盖下方的下凸式钢板用来给箱内土体施加荷载，箱盖通过压力簧与底座连接。本发明能够为埋地管道抗冲击破坏提供试验依据。

技术研发人员：朱庆杰;胡士明;尹晓;赵晨;李雪;万永华;赵炫皓;王佳佳;张建龙
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：2018.05.07
技术公布日：2018.12.07