一种用于水槽冲刷承载力试验的荷载施加装置的制作方法

本发明涉及海上风电，尤其涉及一种用于水槽冲刷承载力试验的荷载施加装置。

背景技术：

1、与传统化石燃料相比，风能更加清洁，成本较低，具有开发范围广、安全、能源永不耗竭等优势。相比于陆上风电，海上风电具有风速大、湍流度低、不占耕地等优势。目前，我国海上风电基础多采用单桩基础，其设计简单，安装工艺成熟。

2、目前，单桩在海上使用时冲刷情况较为严重，极大地威胁到机组的安全运行，冲刷对于基础承载力的影响亟需研究，以做出相应的地基加固措施，确保机组的安全运行。现有技术中，为了更好的控制变量，水槽冲刷试验(前者试验)与水槽冲刷承载力试验(后者试验)是分别在两个水槽内分开进行的，但由于两个试验分开，需要将单桩模型从前者试验中的水槽内挖出，放置在后者试验的水槽内，再根据前者试验中测得的冲坑尺寸在后者试验的水槽内简化的挖出，导致试验缺少连贯性，进而导致试验结果往往存在偏差。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一，为此，本发明实施例提供了一种用于水槽冲刷承载力试验的荷载施加装置，可确保水槽冲刷试验和水槽冲刷承载力试验的连贯性，提高试验结果的准确性。

2、本发明提出了一种用于水槽冲刷承载力试验的荷载施加装置，包括：吊架和第一液压缸，所述吊架设于水槽上端，吊架的底部固定连接有水平设置的支撑板；所述第一液压缸具有第一缸体和第一活塞杆，第一缸体通过支撑件连接于支撑板的下方，第一活塞杆具有用于撞击单桩模型的撞击头，第一活塞杆沿水平方向伸缩，第一液压缸驱动撞击头撞击或远离单桩模型的受力点。

3、本发明通过设置吊架和第一液压缸，在水槽冲刷试验完成后，驱动第一液压缸，直接在原位进行水槽冲刷承载力试验，确保两个试验的连续性，提高试验结果的准确性，更贴合实际情况。而且本发明的荷载施加装置对水槽冲刷试验不会产生影响。

4、在一些实施例中，所述支撑板设有水平方向的滑道，支撑件与支撑板之间滑动配合，支撑件携带第一液压缸同步移动。通过滑动配合可调整第一液压缸的位置，使第一液压缸的撞击头对准单桩模型的受力点。

5、在一些实施例中，所述支撑板的横截面为环状，滑道为环形滑道，滑道的轴心线、支撑板的轴心线与单桩模型的轴心线共线。

6、在一些实施例中，所述撞击头为圆锥台结构，撞击头的顶端端面的面积小于第一活塞杆的杆身的纵截面面积，单桩模型的受力点处开设有用于撞击头插入的凹槽。使撞击头直接撞入凹槽内，防止撞击后打滑。

7、在一些实施例中，所述滑道上固定连接有使撞击头与单桩模型的受力点在水平方向对准的限位块。现有技术中都是通过在支撑板上划刻度线来瞄准，误差比较大，本发明通过采用限位块，可快速瞄准受力点。

8、在一些实施例中，所述吊架包括第一横梁、第二横梁、第一连接梁、第二连接梁和竖梁，第一横梁和第二横梁相互平行，第一横梁的下端面与第二横梁的下端面位于同一水平面上，第一连接梁和第二连接梁相互平行，第一横梁和第二横梁之间通过第一连接梁和第二连接梁固定连接，第一横梁、第二横梁、第一连接梁和第二连接梁固定连接后形成四个连接点，四个连接点的下端分别固定连接有一个竖梁，四个竖梁的下端均与支撑板固定连接。

9、在一些实施例中，所述支撑件包括滑块和连接块，滑块与支撑板的滑道滑动配合，连接块固定连接于滑块的下端，连接块的下端固定连接于第一缸体的上端。

10、在一些实施例中，所述滑道包括上滑道和下滑道，上滑道和下滑道相互平行，上滑道固定连接于支撑板的上端面，下滑道固定连接于支撑板的下端面，滑块的纵截面呈c型结构，滑块具有与支撑板相插接的水平方向的插槽，插槽内的上侧面开设有与上滑道滑动配合的上滑槽，插槽内的下侧面开设有与下滑道滑动配合的下滑槽，插槽在竖直方向的宽度与支撑板的厚度相当。提供了一种滑动配合的结构，采用上滑道和下滑道结合，可以使滑动配合更平稳。

11、在一些实施例中，所述荷载施加装置还包括第二液压缸，所述第二液压缸具有第二缸体和第二活塞杆，第二活塞杆竖直向下伸缩，第二缸体固定连接于连接块的下端，第二活塞杆的下端固定连接第一缸体且带动第一液压缸沿竖直方向升降。在做水槽冲刷试验时，不需要用到本发明的荷载施加装置，可通过第二液压缸将第一液压缸升起，等到需要使用时，再将其下降。可降低多余设备对水槽冲刷试验的干扰。

12、在一些实施例中，所述滑道为上滑道，上滑道固定连接于支撑板的上端面，滑块的纵截面呈c型结构，滑块具有与支撑板相插接的水平方向的插槽，插槽内的上侧面开设有与上滑道滑动配合的上滑槽，插槽在竖直方向的宽度大于支撑板的厚度与上滑道的厚度之和，滑块的上端固定连接有吊环。提供了另一种滑动配合的结构，仅采用上滑道与滑块配合，在做水槽冲刷试验时，不需要用到本发明的荷载施加装置，可利用起吊装置将第一液压缸、滑块和连接块一同起吊走，当需要使用时，再将其安装上去。可降低多余设备对水槽冲刷试验的干扰。

技术特征：

1.一种用于水槽冲刷承载力试验的荷载施加装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于水槽冲刷承载力试验的荷载施加装置，其特征在于，所述支撑板设有水平方向的滑道，所述支撑件与所述支撑板之间滑动配合，所述支撑件携带所述第一液压缸同步移动。

3.根据权利要求2所述的用于水槽冲刷承载力试验的荷载施加装置，其特征在于，所述支撑板的横截面为环状，所述滑道为环形滑道，所述滑道的轴心线、所述支撑板的轴心线与所述单桩模型的轴心线共线。

4.根据权利要求1所述的用于水槽冲刷承载力试验的荷载施加装置，其特征在于，所述撞击头为圆锥台结构，所述撞击头的顶端端面的面积小于所述第一活塞杆的杆身的纵截面面积，所述单桩模型的受力点处开设有用于所述撞击头插入的凹槽。

5.根据权利要求1所述的用于水槽冲刷承载力试验的荷载施加装置，其特征在于，所述滑道上固定连接有使所述撞击头与所述单桩模型的受力点在水平方向对准的限位块。

6.根据权利要求1-5任一项所述的用于水槽冲刷承载力试验的荷载施加装置，其特征在于，所述吊架包括第一横梁、第二横梁、第一连接梁、第二连接梁和竖梁，所述第一横梁和所述第二横梁相互平行，所述第一横梁的下端面与所述第二横梁的下端面位于同一水平面上，所述第一连接梁和所述第二连接梁相互平行，所述第一横梁和所述第二横梁之间通过所述第一连接梁和所述第二连接梁固定连接，所述第一横梁、所述第二横梁、所述第一连接梁和所述第二连接梁固定连接后形成四个连接点，四个所述连接点的下端分别固定连接有一个竖梁，四个所述竖梁的下端均与所述支撑板固定连接。

7.根据权利要求3所述的用于水槽冲刷承载力试验的荷载施加装置，其特征在于，所述支撑件包括滑块和连接块，所述滑块与所述支撑板的所述滑道滑动配合，所述连接块固定连接于所述滑块的下端，所述连接块的下端固定连接于所述第一缸体的上端。

8.根据权利要求7所述的用于水槽冲刷承载力试验的荷载施加装置，其特征在于，所述滑道包括上滑道和下滑道，所述上滑道和所述下滑道相互平行，所述上滑道固定连接于支撑板的上端面，所述下滑道固定连接于所述支撑板的下端面，所述滑块的纵截面呈c型结构，所述滑块具有与所述支撑板相插接的水平方向的插槽，所述插槽内的上侧面开设有与所述上滑道滑动配合的上滑槽，所述插槽内的下侧面开设有与所述下滑道滑动配合的下滑槽，所述插槽在竖直方向的宽度与所述支撑板的厚度相当。

9.根据权利要求8所述的用于水槽冲刷承载力试验的荷载施加装置，其特征在于，还包括第二液压缸，所述第二液压缸具有第二缸体和第二活塞杆，所述第二活塞杆竖直向下伸缩，所述第二缸体固定连接于所述连接块的下端，所述第二活塞杆的下端固定连接所述第一缸体且带动所述第一液压缸沿竖直方向升降。

10.根据权利要求7所述的用于水槽冲刷承载力试验的荷载施加装置，其特征在于，所述滑道为上滑道，所述上滑道固定连接于所述支撑板的上端面，所述滑块的纵截面呈c型结构，所述滑块具有与所述支撑板相插接的水平方向的插槽，所述插槽内的上侧面开设有与所述上滑道滑动配合的上滑槽，所述插槽在竖直方向的宽度大于所述支撑板的厚度与所述上滑道的厚度之和，所述滑块的上端固定连接有吊环。

技术总结
本发明提出一种用于水槽冲刷承载力试验的荷载施加装置，包括：吊架和第一液压缸，吊架设于水槽上端，吊架的底部固定连接有水平设置的支撑板；第一液压缸具有第一缸体和第一活塞杆，第一缸体通过支撑件连接于支撑板的下方，第一活塞杆具有用于撞击单桩模型的撞击头，第一活塞杆沿水平方向伸缩，第一液压缸驱动撞击头撞击或远离单桩模型的受力点。本发明在水槽冲刷试验完成后，驱动第一液压缸，直接在原位进行水槽冲刷承载力试验，确保两个试验的连续性，提高试验结果的准确性，更贴合实际情况。

技术研发人员：赵昊,邱旭,刘鑫,马士博,李昊垣,苗大庆,王辰诺
受保护的技术使用者：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15