一种海洋结构物沉降测量装置及方法与流程

本发明涉及沉降测量，尤其涉及一种海洋结构物沉降测量装置及方法。

背景技术：

1、海洋(sea)，地理名词，是地球上最广阔的水体的总称。地球表面被各大陆地分隔为彼此相通的广大水域称为海洋，海洋的中心部分称作洋，边缘部分称作海，彼此沟通组成统一的水体；海水水体以及海洋中的各种组成物质，构成了对人类生存和发展有着重要意义的海洋环境。海水运动是海洋环境的核心内容，主要由四部分构成:海水运动形式;洋流的成因;表层洋流的分布;洋流对地理环境的影响；地球上海洋总面积约为3.6亿平方千米，约占地球表面积的71%，平均水深约3795米。海洋中含有十三亿五千多万立方千米的水，约占地球上总水量的97%，而可用于人类饮用只占2%。海洋结构物:半潜平台、张力腿平台、平台脚结合柱、驳船、海底输油管线,海上大型储油罐等大型结构；指人工建造的海上滞留物，海洋结构物安装能进行海上导管架、组块等大型构件的安装,也能进行三通保护架等小型构作的设计、制造和安装服务。

2、沉降，在建筑物荷载作用下，地基土因受到压缩引起的竖向变形或下沉。均匀沉降一般对建筑物的危害较小，但过大时．也会使建筑物的高程降低而影响使用；不均匀沉降对建筑物危害较大，会使建筑物产生附加应力而引起裂缝，甚至局部构件断裂，危及建筑物的安全。地基基础设计时应对沉降进行估算，同样的海洋结构物坐落与海底，也可能会发生沉降，海洋结构的沉降会导致海洋结构发生改变，甚至可能导致发生断裂或者坍塌。由于海洋结构处于水下，传统的沉降检测方式不能很好的适用，现有的沉降设备安装过于麻烦，不方便水下作业，所以现提出一种海洋结构物沉降测量装置及方法。

技术实现思路

1、基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种海洋结构物沉降测量装置及方法。

2、本发明提出的一种海洋结构物沉降测量装置，包括支撑框，所述支撑框一侧上部转动设置有夹持机构，所述支撑框上滑动设置有下沉检测架，所述夹持机构上部设置有声呐距离检测组件，所述声呐距离检测组件用于检测其到下沉检测架上部之间的距离，所述下沉检测架上固定有配重块；

3、所述夹持机构包括u型内框和u型外框，所述u型外框两侧设置有供u型内框两端穿过的矩形通道，所述u型内框远离u型外框一侧中间位置处设置有凸柱，所述凸柱与支撑框形成转动连接，所述u型外框和u型内框之间设置有支撑气囊，所述u型外框两端对称设置有两个夹臂，且两个夹臂分别与u型外框两端形成转动连接，两个所述夹臂靠近u型内框一侧均设置有凸块，所述u型内框两端均设置有梯台部，两个所述梯台部上均设置有矩形豁口，两个凸块分别容纳在两个矩形豁口内，两个所述矩形豁口内均设置有第二金属轴，两个第二金属轴分别与两个凸块抵接，所述u型内框两侧内壁设置有呈对称分布的斜抵块，所述u型外框的两个矩形通道内均转动设置有矩形内托板，所述u型外框内侧设置有弹簧钢板，且所述弹簧钢板两端分别容纳在两个矩形通道内，所述弹簧钢板两端分别与两个斜抵块靠近凸柱一侧的外壁抵接。

4、作为本技术方案的进一步优化，本发明一种海洋结构物沉降测量装置及方法，所述支撑框包括竖板，所述竖板两侧均翻折形成卷边部，所述竖板侧壁上设置有等距离分布的刻度槽。

5、本优选方案中，刻度槽用于对应位置上还蚀刻有尺寸数值。

6、作为本技术方案的进一步优化，本发明一种海洋结构物沉降测量装置及方法，所述下沉检测架包括l型支架，所述l型支架下端上部设置有凸台，所述凸台和l型支架为一体成型结构，所述l型支架的竖直面上设置有螺栓，所述配重块上设置有与螺栓相适配的螺纹孔，且配重块通过螺纹孔和螺栓的配合实现与下沉检测架的固定，所述l型支架竖直面上部位置处设置有腰型孔，且腰型孔内设置有指示箭头。

7、本优选方案中，设置的指示箭头与竖板上的刻度槽配合，可以通过观察指示箭头指示位置是否改变，来反映沉降情况。

8、作为本技术方案的进一步优化，本发明一种海洋结构物沉降测量装置及方法，所述竖板侧壁上固定设置有套管，所述套管远离安装环一端设置有安装环，所述声呐距离检测组件包括固定在安装环内的声呐测距传感器，所述套管与凸柱同轴设置，且凸柱穿过竖板与套管形成转动连接。

9、作为本技术方案的进一步优化，本发明一种海洋结构物沉降测量装置及方法，所述支撑气囊侧壁设置有连通其内部的导气管，且导气管上设置有单相泄气阀，所述支撑气囊上还设置有进行充气的气嘴。

10、本优选方案中，这里可以通过在水下开启单相泄气阀，支撑气囊受到水压作用下收缩，从而不再对u型外框和u型内框进行支撑，从而在弹簧钢板作用下，带动u型内框在u型外框的矩形通道内滑动，从而带动两个夹臂收缩靠拢，并且推动两个矩形内托板旋转，可以对海底建筑物进行快速夹紧。

11、作为本技术方案的进一步优化，本发明一种海洋结构物沉降测量装置及方法，所述u型外框和u型内框之间设置有定位组件，所述u型内框靠近u型外框一侧中间位置处设置有第一金属轴，所述支撑气囊上设置有供第一金属轴穿过的穿孔，所述第一金属轴上设置有阶梯槽，所述第一金属轴的外周面上设置有条形孔，所述u型外框上设置有供第一金属轴穿过的穿孔，且u型外框上设置有与穿孔同轴的凸环，所述u型外框靠近第一金属轴位置处设置有插孔，且插孔内设置有锁定销组件，所述锁定销组件用于对第一金属轴进行锁定。

12、作为本技术方案的进一步优化，本发明一种海洋结构物沉降测量装置及方法，所述锁定销组件包括多棱柱和套设在多棱柱上的锁紧套，所述多棱柱顶部设置有螺纹杆，所述螺纹杆外壁靠近锁紧套顶部位置处螺接有锁紧螺母，所述锁紧套下部远离凸柱一侧为斜面结构，所述多棱柱穿过条形孔，且多棱柱远离锁紧螺母与u型外框固定。

13、本优选方案中，这里通过旋转锁紧螺母可以带动锁紧套移动，锁紧套上的斜面作用于第一金属轴上的阶梯槽，可以限制住第一金属轴的移动，从而限制u型外框和u型内框之间的移动。

14、作为本技术方案的进一步优化，本发明一种海洋结构物沉降测量装置及方法，所述竖板侧壁固定有防水电气箱，所述防水电气箱内设置有蓄电池和微处理器，所述微处理与声呐测距传感器形成通讯连接。

15、作为本技术方案的进一步优化，本发明一种海洋结构物沉降测量装置及方法，所述夹臂侧壁设置有等距离分布的防滑纹路，所述夹臂和凸块之间的夹角大于90度。

16、一种海洋结构物沉降测量方法，包括如上述所述的一种海洋结构物沉降测量装置，包括如下步骤：

17、s1：充气，通过支撑气囊上的气嘴进行充气，在支撑气囊的作用下，将u型外框和u型内框撑开，这个过程中弹簧钢板受力变形，夹臂和矩形内托板不再受力，处于松弛状态；

18、s2：水下安装，下潜到合适海底，将海洋结构的结构柱置于u型外框内侧，然后通过开启单相泄气阀，在水压的作用下即可实现对支撑气囊的收缩，支撑气囊不再对u型外框和u型内框进行支撑，在弹簧钢板作用下，推动斜抵块和u型内框移动，带动矩形内托板和夹臂靠拢，靠拢的夹臂和矩形内托板对海洋结构的结构柱进行夹紧，旋转锁紧螺母，带动锁紧套移动，限制第一金属轴移动，实现对u型内框和u型外框位置的锁定，由于套管和凸柱转动连接，支撑框和下沉检测架可以在重力作用下保持竖直，下沉检测架下部与海底接触；

19、s3：记录数据，记录指示箭头所对应的刻度，并通过声呐测距传感器检测到凸台之间的距离，记录数据；

20、s4：数据对比，通过定期控制声呐测距传感器进行检测，并对检测数据进行对比，比较声呐测距传感器到凸台之间的距离是否发生改变，以此反馈发生沉降的情况，并且可以通过观测指示箭头的位置来验证数据的可靠性；

21、s5：回收设备，松开锁紧螺母，并对支撑气囊上的气嘴进行充气，通过支撑气囊将u型外框和u型内框撑开，从而解除对海洋结构的结构柱的夹紧，可以取下装置。

22、综上可知，本发明中的有益效果为：

23、本发明提供了一种海洋结构物沉降测量装置及方法，通过设置的夹持机构，配合设置的支撑气囊和弹簧钢板，可以在水下快速的与海洋结构的结构柱进行快速的安装固定，操作简单，安装难度小，更加适合水下作业，同时设置的支撑气囊，方便回收设备，配合设置的套管和凸柱，可以保持支撑框处于一个竖直状态，更好的反馈沉降情况，同时结合声呐测距传感器和刻度槽，更好的反馈沉降数据，检测的结果更加可靠；

24、支撑气囊上还设置有进行充气的气嘴，这里可以通过在水下开启单相泄气阀，支撑气囊受到水压作用下收缩，从而不再对u型外框和u型内框进行支撑，从而在弹簧钢板作用下，带动u型内框在u型外框的矩形通道内滑动，从而带动两个夹臂收缩靠拢，并且推动两个矩形内托板旋转，可以对海底建筑物进行快速夹紧；

25、3、多棱柱远离锁紧螺母与u型外框固定，这里通过旋转锁紧螺母可以带动锁紧套移动，锁紧套上的斜面作用于第一金属轴上的阶梯槽，可以限制住第一金属轴的移动，从而限制u型外框和u型内框之间的移动；

26、4、旋转锁紧螺母，带动锁紧套移动，限制第一金属轴移动，实现对u型内框和u型外框位置的锁定，由于套管和凸柱转动连接，支撑框和下沉检测架可以在重力作用下保持竖直，下沉检测架下部与海底接触；

27、5、旋转锁紧螺母可以带动锁紧套移动，锁紧套上的斜面作用于第一金属轴上的阶梯槽，可以限制住第一金属轴的移动，从而限制u型外框和u型内框之间的移动。