一种风-浪耦合作用下近海结构物动力响应试验测试方法

本发明涉及海洋工程，更具体地说，它涉及一种风-浪耦合作用下近海结构物动力响应试验测试方法。

背景技术：

1、了解和掌握近海工程结构在多流场(如风、波浪、洋流)环境荷载下的受力特性和动力响应对于保障结构安全具有重要意义。

2、弹性体在风-浪作用下的动力响应研究较为少见，现有试验文献大多关注海洋平台和海上风力发电机等领域内的结构动力响应。海洋平台结构水面以上部结构迎风面积有限，结构主要受波浪和洋流荷载控制；而海上风力发电机一般简化为六自由度体系，结构本身近似为刚体。对于跨海桥梁结构，其上部结构面积(受风作用)远较下部结构(受波浪作用)大，在脉动风作用和波浪作用下结构振动均不可忽略；此外环境荷载中风和波浪作用之间的耦合性较强，结构与风-浪场之间的相互作用也将对结构动力响应产生影响。

3、因此，建立风-浪耦合作用下近海结构物动力响应试验测试方法具有较高的科研价值和工程意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种风-浪耦合作用下近海结构物动力响应试验测试方法，以具有简单几何外形的圆柱结构为范例，进行相应的动力响应试验系统搭建，最终希望能为风-浪耦合作用下近海结构物动力响应分析提供较为完善的试验测试系统。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种风-浪耦合作用下近海结构物动力响应试验测试方法，包括以下步骤:

3、s1、风-浪耦合场试验测试系统搭建；

4、s2、风浪场测标定结果；

5、s3、结构动力响应试验测试系统搭建；

6、s4、风浪耦合作用下近海结构物动力响应测试结果。

7、本发明进一步设置为：步骤s2中，所述风浪场测标定结果包括风场风速剖面和波浪场数据。

8、本发明进一步设置为：步骤s3中，所述结构物动力响应试验系统上部设有空心圆柱体，所述空心圆柱体底部设有应变放大器，所述应变放大器底端设有六分力天平，所述空心圆柱体从下往上依次设有三轴加速度计、单向加速度计和激光位移传感器。

9、本发明进一步设置为：所述三轴加速度计沿所述空心圆柱体高度方向每隔400mm布置1只，共计4只，所述三轴加速度计测量所述空心圆柱体没水线以下加速度。

10、本发明进一步设置为：所述单向加速度计沿所述空心圆柱体高度方向每隔400mm布置1只，共计4只，所述单向加速度计测量所述空心圆柱体没水线以上加速度。

11、本发明进一步设置为：所述激光位移传感器可测量所述空心圆柱体水平面的位移距离。

12、综上所述，本发明具有以下有益效果：

13、本发明通过测量模型试验位置风剖面及附近波浪场，分别得到单风状态以及风-浪联合状态下的波浪情况，进一步证实风浪联合作用对波浪的影响；通过对结构位移、加速度响应，前者由激光位移计位移对柱顶位置进行测量，后者通过沿柱身高度布置单向加速度传感器，以及通过结构基底的六分量受力响应，由四只防水三分量天平组成的测力系统实现采集，从多个角度来反应风浪耦合作用下近海结构物动力响应情况，对于保障现实实际中结构安全有着更完善更全面的科研意义以及工程意义。

技术特征：

1.一种风-浪耦合作用下近海结构物动力响应试验测试方法，包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种风-浪耦合作用下近海结构物动力响应试验测试方法，其特征是：步骤s2中，所述风浪场测标定结果包括风场风速剖面和波浪场数据。

3.根据权利要求1所述的一种风-浪耦合作用下近海结构物动力响应试验测试方法，其特征是：步骤s3中，所述结构物动力响应试验系统上部设有空心圆柱体，所述空心圆柱体底部设有应变放大器，所述应变放大器底端设有六分力天平，所述空心圆柱体从下往上依次设有三轴加速度计、单向加速度计和激光位移传感器。

4.根据权利要求3所述的一种风-浪耦合作用下近海结构物动力响应试验测试方法，其特征是：所述三轴加速度计沿所述空心圆柱体高度方向每隔400mm布置1只，共计4只，所述三轴加速度计测量所述空心圆柱体没水线以下加速度。

5.根据权利要求3所述的一种风-浪耦合作用下近海结构物动力响应试验测试方法，其特征是：所述单向加速度计沿所述空心圆柱体高度方向每隔400mm布置1只，共计4只，所述单向加速度计测量所述空心圆柱体没水线以上加速度。

6.根据权利要求3所述的一种风-浪耦合作用下近海结构物动力响应试验测试方法，其特征是：所述激光位移传感器可测量所述空心圆柱体水平面的位移距离。

技术总结
本发明公开了一种风‑浪耦合作用下近海结构物动力响应试验测试方法，涉及海洋工程技术领域，包括以下步骤：S1、风‑浪耦合场试验测试系统搭建；S2、风浪场测标定结果；S3、结构动力响应试验测试系统搭建；S4、风浪耦合作用下近海结构物动力响应测试结果。具有海洋工程的效果。本发明通过实验分析单风状态以及风‑浪联合状态下的波浪情况，并通过对结构位移响应、加速度响应、结构基底的六分量受力响应，从多个角度来反应风浪耦合作用下近海结构物动力响应情况，对于保障现实实际中结构安全有着更完善更全面的科研意义以及工程意义。

技术研发人员：柏晓东,高永新,孔凡,王静峰,郭安薪,姚程
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13