專利名稱：一種測(cè)量沉管管節(jié)附連水質(zhì)量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種測(cè)量沉管管節(jié)附連水質(zhì)量的裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型主要涉及一種測(cè)量沉管管節(jié)附連水質(zhì)量的裝置，能準(zhǔn)確測(cè)量管節(jié)附連水質(zhì)量，為預(yù)測(cè)管節(jié)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)打下基礎(chǔ)。
背景技術(shù)：
[0002]沉管管節(jié)附連水以改變沉管管節(jié)等效質(zhì)量的方式，對(duì)沉管管節(jié)在水中的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生巨大影響，因此，對(duì)于預(yù)測(cè)沉管管節(jié)的縱向運(yùn)動(dòng)、橫向運(yùn)動(dòng)和升沉運(yùn)動(dòng)有著重要意義。[0003]跨海/河大橋建設(shè)中，多采用沉管管節(jié)組成水底隧道的方式。沉管管節(jié)一般在陸地上建造，完成后由拖輪托運(yùn)到制定海域。在托運(yùn)過(guò)程中，由于周圍水的影響，使得沉管在平動(dòng)的過(guò)程中猶如增加了部分質(zhì)量，影響了沉管的運(yùn)動(dòng)。如何準(zhǔn)確有效的計(jì)算出這部分水的質(zhì)量，對(duì)于預(yù)測(cè)沉管運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，準(zhǔn)確選擇恰當(dāng)?shù)耐羞\(yùn)方式顯得尤為重要。發(fā)明內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)而提出一種測(cè)量沉管管節(jié)附連水質(zhì)量的裝置，該裝置能測(cè)量出橫蕩、縱蕩和升沉三個(gè)平動(dòng)自由度的附連水質(zhì)量，從而能更加準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)沉管在水中的運(yùn)動(dòng)形式，確定使用何種拖輪。[0005]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種測(cè)量沉管管節(jié)附連水質(zhì)量的裝置，其特征在于包括有設(shè)置于水池上方的支撐橫梁，支撐橫梁上設(shè)置有縱梁；置于水中的平板與縱梁固定連接，以形成虛擬的池底；還包括有與沉管相連的彈簧，還包括有與沉管相連的加速度傳感器，使其與沉管緊密連接以實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)，加速度傳感器的安裝方向與沉管運(yùn)動(dòng)方向一致，加速度傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)的動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)相連。[0006]按上述方案，所述的彈簧將沉管的縱向兩側(cè)與水池的池壁相連，當(dāng)沉管縱向運(yùn)動(dòng)時(shí)，沉管橫向兩側(cè)的彈簧等效剛度相同；或者用彈簧將橫向兩側(cè)與水池的池壁相連，當(dāng)沉管橫向運(yùn)動(dòng)時(shí)，沉管縱向兩側(cè)的彈簧等效剛度相同；或者用彈簧將沉管上下兩側(cè)分別與水池的池底和支撐橫梁相連，當(dāng)沉管升沉運(yùn)動(dòng)時(shí)，沉管上下兩側(cè)對(duì)角方向的彈簧等效剛度相同。[0007]—種測(cè)量沉管管節(jié)附連水質(zhì)量的方法，包括有以下步驟[0008]I)向水池中注水，水深為沉管高度I. 5倍以上，在水池上方設(shè)置有支撐橫梁，支撐橫梁上設(shè)置有縱梁；[0009]2)將平板與縱梁固定連接，平板置于水中，形成虛擬的池底；[0010]3)將沉管放入虛擬的池底的上方的池水中，再用彈簧將沉管的縱向兩側(cè)與水池的池壁相連，當(dāng)沉管縱向運(yùn)動(dòng)時(shí)，沉管橫向兩側(cè)的彈簧等效剛度相同；或者用彈簧將橫向兩側(cè)與水池的池壁相連，當(dāng)沉管橫向運(yùn)動(dòng)時(shí)，沉管縱向兩側(cè)的彈簧等效剛度相同；或者用彈簧將沉管上下兩側(cè)分別與水池的池底和支撐橫梁相連，當(dāng)沉管升沉運(yùn)動(dòng)時(shí)，沉管上下兩側(cè)對(duì)角方向的彈簧等效剛度相同；[0011]4)將加速度傳感器與沉管緊密連接使之同步運(yùn)動(dòng)，加速度傳感器的安裝方向與沉管運(yùn)動(dòng)方向一致，加速度傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)的動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)相連；[0012]5)在縱向、橫向或升沉方向，給沉管一個(gè)初始位移，通過(guò)動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)加速度傳感器的加速度信號(hào)示波，讀取沉管的管節(jié)的運(yùn)動(dòng)周期值，通過(guò)公式m=4π2/t2求出沉管在水中的等效質(zhì)量■ 水，k為彈簧的等效剛度系數(shù)，T為沉管的管節(jié)的運(yùn)動(dòng)周期值；[0013]6)在空氣中直接稱量沉管，得到其在空氣中的質(zhì)量空氣；[0014]7)通過(guò)公式 Wa =,得到沉管在水中縱向、橫向或升沉三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)時(shí)的附連水質(zhì)量；[0015]8)調(diào)節(jié)連接假底的長(zhǎng)螺桿，以更換假底上方水深，重復(fù)步驟5)和步驟7)，得到不同水深時(shí)的沉管在水中縱向、橫向或升沉三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)的附連水質(zhì)量。[0016]本實(shí)用新型的基本原理是[0017]試驗(yàn)是模擬彈簧單自由度無(wú)阻尼振動(dòng)情況，由無(wú)阻尼自由振動(dòng)的振動(dòng)微分方程[0018]mx+kx=0[0019]若引入
權(quán)利要求1.一種測(cè)量沉管管節(jié)附連水質(zhì)量的裝置，其特征在于包括有設(shè)置于水池上方的支撐橫梁，支撐橫梁上設(shè)置有縱梁；置于水中的平板與縱梁固定連接，以形成虛擬的池底；還包括有與沉管相連的彈簧，還包括有與沉管相連的加速度傳感器，使其與沉管緊密連接以實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)，加速度傳感器的安裝方向與沉管運(yùn)動(dòng)方向一致，加速度傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)的動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)相連。
2.按權(quán)利要求I所述的測(cè)量沉管管節(jié)附連水質(zhì)量的裝置，其特征在于所述的彈簧將沉管的縱向兩側(cè)與水池的池壁相連，當(dāng)沉管縱向運(yùn)動(dòng)時(shí)，沉管橫向兩側(cè)的彈簧等效剛度相同；或者用彈簧將橫向兩側(cè)與水池的池壁相連，當(dāng)沉管橫向運(yùn)動(dòng)時(shí)，沉管縱向兩側(cè)的彈簧等效剛度相同；或者用彈簧將沉管上下兩側(cè)分別與水池的池底和支撐橫梁相連，當(dāng)沉管升沉運(yùn)動(dòng)時(shí)，沉管上下兩側(cè)對(duì)角方向的彈簧等效剛度相同。
專利摘要本實(shí)用新型主要涉及一種測(cè)量沉管管節(jié)附連水質(zhì)量的裝置，包括有設(shè)置于水池上方的支撐橫梁，支撐橫梁上設(shè)置有縱梁；置于水中的平板與縱梁固定連接，以形成虛擬的池底；還包括有與沉管相連的彈簧,還包括有與沉管相連的加速度傳感器,使其與沉管緊密連接以實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)，加速度傳感器的安裝方向與沉管運(yùn)動(dòng)方向一致，加速度傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)的動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)相連。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型利用簡(jiǎn)單的彈簧質(zhì)量系統(tǒng)原理，借助較為簡(jiǎn)單的試驗(yàn)裝置可以試驗(yàn)，可以得出較為準(zhǔn)確的沉管管節(jié)附連水質(zhì)量，不僅節(jié)約了試驗(yàn)成本，而且使試驗(yàn)周期大大縮短，提高了經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號(hào)G01G17/04GK202814521SQ20122045852
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者李曉彬, 李營(yíng), 魏星 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)