一種導管架平臺生活樓波紋板抗剪承載力模型試驗裝置的制作方法

本發明涉及海洋平臺結構模型試驗技術領域，更具體的說，是涉及一種導管架平臺生活樓波紋板抗剪承載力模型試驗裝置。

背景技術：

導管架平臺是應用于淺海海域石油開采的主要結構形式，其上部生活樓組塊結構為梁、柱及斜撐構成的空間剛架，在剛架內焊接波紋板構成其外墻、防爆墻與隔墻。當前，在對生活樓組塊結構的設計與校核中，僅計算空間剛架結構的強度與剛度，而未考慮波紋板的貢獻，該做法顯然過于保守。出于降本增效的目的，考慮波紋板對結構的貢獻，需研究和開發有效的簡化和校核方法。開展縮尺比模型試驗，探索波紋板結構的抗剪承載能力是其中的重要工作之一。

當前尚無對生活樓組塊所用波紋板形式開展的試驗研究工作。傳統鋼結構領域已有對焊接框架波紋板進行抗剪性能的試驗研究。一種試驗方式是框架底梁靠地錨螺栓固定于地面，采用千斤頂沿頂梁進行水平方向加載，大型反力墻對千斤頂提供反力。該方式需要大型反力墻、地錨螺栓地基等，對試驗條件和場地要求很高。另一種試驗方式是對試件兩端簡支，上下焊接翼緣，在支座與加載點處焊接橫向加勁肋，采用千斤頂豎向加載，大型反力架提供反力。該試驗方式適用于波紋腹板梁的抗剪性能試驗，其試件為典型的梁構件，試件較細長，且作為腹板的波紋板高厚比小，因而難以適用于波紋板墻體結構試件。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有波紋板抗剪試驗技術中的不足，提出一種適用于研究導管架平臺生活樓組塊波紋板墻體結構抗剪承載力的模型試驗裝置。該裝置提供的加載空間可靈活適應于不同的試件尺寸，由大剛度剛架與板架結構構成的試驗臺在試驗過程中內力自平衡，極大降低了對地基和反力墻等試驗條件的要求，且試驗臺為位移計等測量儀器的安裝提供了空間位置，因而具有設計合理、功能完善、操作便利等特點。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下的技術方案予以實現：

一種導管架平臺生活樓波紋板抗剪承載力模型試驗裝置，包括剛性試驗臺、活動式基座、加載設備；所述剛性試驗臺包括主加載梁、強縱梁、板架結構、支撐腿和安全擋板；所述活動式基座安裝在所述剛性試驗臺上，由可移動橫檔、可移動鉸支座、十字托板構成；所述加載設備安裝在所述剛性試驗臺上，包括剛性固定端、電液伺服加載器及其控制系統、刀口鉸、V槽墊板；

所述主加載梁的同側間隔地焊接有與其垂直的兩根或四根強縱梁，位于外側的所述強縱梁兩端分別焊接有支撐腿，每根所述強縱梁頂部沿長度方向設置有等距螺孔；所述主加載梁和所述強縱梁構成的空隙內焊接有若干板架結構，并使所述板架結構與所述強縱梁拼接為具有平整表面的剛性試驗臺；所述強縱梁兩端的所述板架結構邊側焊接有安全擋板；

所述可移動橫檔安裝在所述剛性試驗臺上表面，所述可移動橫檔底部對應于所述強縱梁設有螺孔，用于通過螺栓固定于所述強縱梁，以實現所述可移動橫檔沿所述強縱梁長度方向的位置調節；所述可移動橫檔背側沿水平方向設置有等距螺孔，兩個所述可移動鉸支座分別通過螺栓固定于所述可移動橫檔，以實現所述可移動鉸支座沿所述可移動橫檔水平方向的位置調節；所述主加載梁頂面沿其長度方向設置有等距螺孔，所述十字托板底面通過螺栓固定于所述主加載梁，以實現所述十字托板沿所述主加載梁長度方向的位置調節；

所述剛性固定端設置在所述主加載梁的端部，所述電液伺服加載器支撐于所述剛性固定端內側，所述電液伺服加載器的頂桿端部設置有刀口鉸和V槽墊板；

試驗時，波紋板模型試件一端鉸接安裝于兩個所述可移動鉸支座之間，另一端固定于所述十字托板的頂板上；所述電液伺服加載器通過所述刀口鉸和所述V槽墊板對所述試件進行水平加載。

其中，所述可移動橫檔由底板、背板、側板、頂板、橫隔板焊接而成；所述底板和所述頂板上下平行設置，所述背板上下兩側分別與所述頂板和所述底板連接，所述背板左右兩端設置與所述背板、所述頂板、所述底板同時焊接的所述側板，兩塊所述側板之間間隔地設置有與所述背板、所述頂板、所述底板同時焊接的若干所述橫隔板。

本發明的有益效果是：

本發明涉及的試驗裝置能有效地適用于導管架平臺生活樓所用各種型式波紋板的抗剪承載力模型試驗，由大剛度剛架與板架結構構成的試驗臺在試驗過程中內力自平衡，很好的克服了現有試驗方式需要大型反力墻、地錨螺栓地基等裝置，以及對試驗條件和場地要求高的缺點。

本試驗裝置提供了一個靈活的加載空間，通過在主加載梁、強縱梁、可移動橫檔、可移動鉸支座等構件處設置相應的等距螺孔，可適應不同試件尺寸的要求。試驗過程中，波紋板模型試件一端安裝于所述的可移動鉸支座上，另一端固定于所述十字托板的頂板上；伺服加載器通過刀口鉸、V槽墊板對試件進行水平加載，操作簡單便利。本試驗裝置中的試驗臺結構由大剛度剛架與板架結構共同構成，剛度冗余大，結構簡單，設計合理，制造成本低。另外，本試驗裝置中的試驗臺還為位移計等測量儀器的安裝提供了空間位置，且兩側設置的安全擋板可有效的防護進行結構破壞性試驗帶來的潛在危險，功能較為完善。

附圖說明

圖1為本發明所提供的導管架平臺生活樓波紋板抗剪承載力模型試驗裝置的軸側圖；

圖2為本發明所提供的導管架平臺生活樓波紋板抗剪承載力模型試驗裝置的正視圖；

圖3為本發明所提供的導管架平臺生活樓波紋板抗剪承載力模型試驗裝置的俯視圖；

圖4為主加載梁與強縱梁的結構示意圖；

圖5為可移動橫檔的結構示意圖。

上述圖中：1，主加載梁；2，強縱梁；3，板架結構；4，支撐腿；5，安全擋板；6，可移動橫檔；601，底板；602，背板；603，側板；604，頂板；605，橫隔板；7，可移動鉸支；8，十字托板；9，剛性固定端；10，電液伺服加載器；11，刀口鉸；12，V槽墊板；13，試件。

具體實施方式

為能進一步了解本發明的發明內容、特點及效果，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

如圖1至圖3所示，本實施例公開了一種導管架平臺生活樓波紋板抗剪承載力模型試驗裝置，主要包括剛性試驗臺、活動式基座、加載設備三大部分。剛性試驗臺包括主加載梁1、強縱梁2、板架結構3、支撐腿4和安全擋板5。活動式基座安裝在剛性試驗臺上，主要由可移動橫檔6、可移動鉸支座7、十字托板8構成，可適應不同尺寸規格的試件13。加載設備包括電液伺服加載器10及其控制系統、刀口鉸11、V槽墊板12。

如圖4所示，主加載梁1設置為一根，由大剛度工字型鋼梁或箱型鋼梁制成。強縱梁2設置為兩根或者四根，每根強縱梁2由一根較大剛度的工字型鋼梁制成。多根強縱梁2間隔設置且均垂直地焊接于主加載梁1的同一側，位于外側的強縱梁2的兩端分別焊接有一根支撐腿4。每根強縱梁2的上翼緣處沿其長度方向等間距地設置有若干螺栓孔，用于安裝并調節可移動橫檔6的位置。板架結構3是由橫次梁、縱次梁與平板焊接構成的整體，多塊板架結構3并排的焊接在主加載梁1和強縱梁2之間的同一平面內，與強縱梁2形成具有平整表面的剛性試驗臺。強縱梁2兩端的板架結構3邊側焊接有安全擋板5。

如圖5所示，可移動橫檔6由底板601、背板602、側板603、頂板604、橫隔板605焊接而成。底板601和頂板604上下平行設置，背板602上下兩側邊緣分別與頂板604和底板601連接，背板602的左右兩端設置有與背板602、頂板604、底板601同時焊接的側板603，兩塊平行的側板603之間間隔地設置有與背板602、頂板604、底板601同時焊接的若干橫隔板605。可移動橫檔6的上述結構能夠為可移動鉸支座7提供足夠的剛度與反力支持。可移動橫檔6的底板601在對應于強縱梁2的位置設有螺栓孔，用于通過螺栓將可移動橫檔6固定于強縱梁2的螺栓孔上，以實現可移動橫檔6沿強縱梁2長度方向的位置調節。可移動橫檔6的背板602沿水平方向等間距地間隔設置有若干螺栓孔，兩個可移動鉸支座7分別通過螺栓固定于可移動橫檔6的背板602上，以實現可移動鉸支座7沿可移動橫檔6水平方向的位置調節。另外，主加載梁1的上翼緣處沿其長度方向等間距地間隔設置有若干螺栓孔，十字托板8的底板通過螺栓固定于該螺栓孔，以實現十字托板8沿主加載梁1長度方向的位置調節。

如圖4所示，剛性固定端9由豎向設置的鋼梁(與主加載梁1相同截面)和焊接在該鋼梁內的加勁肋構成，設置在主加載梁1的一端端部，用于支承電液伺服加載器10。電液伺服加載器10安裝于剛性固定端9內側，電液伺服加載器10的頂桿端部設置有刀口鉸11和V槽墊板12。

試驗過程中，波紋板模型試件13一端安裝于兩個可移動鉸支座7之間，另一端固定于十字托板8的頂板上。電液伺服加載器10通過刀口鉸、V槽墊板對試件13進行水平加載。具體試驗過程如下：

1.根據波紋板試件13尺寸調整裝置各部件的相對位置。具體說來，根據波紋板試件13長度沿強縱梁2調整可移動橫檔6的縱向位置，并用螺栓緊固；根據試件寬度沿可移動橫檔6的背板602調整并用螺栓固定可移動鉸支座7的橫向位置，沿主加載梁1調整并用螺栓固定十字托板8的位置。

2.將待測波紋板試件13安裝到試驗臺上。具體說來，將試件13的一端鉸接于兩個可移動鉸支座7上，另一端支承并螺栓固定于十字托板8的頂板上。

3.在待測波紋板試件13安裝測量裝置。具體說來，根據實驗大綱，在待測波紋板試件13對應位置處粘貼應變片，安裝位移計等，并接入數據采集系統。

4.在電液伺服加載器10頂桿前端安裝刀口鉸11和V槽墊板12，調整電液伺服加載器10頂桿使其在試件13加載點處施加適宜的預緊壓力。

5.連接和調試加載及測量系統，檢查并開展試驗。

盡管上面結合附圖對本發明的優選實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本發明的保護范圍之內。