[发明专利]双层管整体屈曲模拟实验装置和方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种双层管整体屈曲模拟实验装置和方法。

背景技术

双层海底管道(pipe-in-pipe systems，亦称为双层管)一般由输送内管和保护外管构成，并在内外管层形成的环形空间中填充绝热材料以提升管道的保温性能。目前海洋油气开发高温输送的最主要结构形式是刚性连接的双层海底管道。受条件限制，在较深水域这类管道一般未作埋设而是直接铺设在海床上，此时完整的设计校核需要整体屈曲分析，但各船级社的现有规范并没有直接给出双层管道整体屈曲的直接分析方法，工程上各个管道项目的评估准则也不完全一致，且大多都是以计算校核为主，因此需要提供一种双层海底管道屈曲模型实验装置。

发明内容

本发明的目的是，提供一种双层管整体屈曲模拟实验装置，其可以验证双层管整体屈曲理论中提出的若干假设；还可以研究理想情况下双层管整体屈曲已有分析模型和方法的有效性，并为新理论和新方法的建立提供基础实验数据。

本发明的另一目的是，提供一种双层管整体屈曲模拟实验方法。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种双层管整体屈曲模拟实验装置，其包括：底座；双层管，其设置在底座上，所述双层管由内管和间隔套设在内管之外的外管组成，所述双层管的末端固定，所述内、外管的前端通过内外管耦合轴向加载装置连接，所述内管和外管上分别贴设有多组应变片；一个轴向加载装置，其可轴向滑动地连接在所述底座上，所述轴向加载装置与所述内管的前端连接，所述轴向加载装置与所述内管之间连接有压力传感器；两个侧向加载装置，其分别位于所述双层管的两侧，两个侧向加载装置错开设置。

如上所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，所述轴向加载装置包括：轴向加载底座，其连接在所述底座上；第一螺母座，其连接在所述轴向加载底座上；螺杆，其可转动地连接在所述第一螺母座上，且所述螺杆通过所述压力传感器与所述内管连接，所述内管在周向上固定；第一转盘，其连接在所述螺杆远离所述内管的一端。

如上所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，所述内外管耦合轴向加载装置包括连接板和分别连接在连接板两端的螺杆连接件；所述外管固定连接在所述连接板的中央位置，所述螺杆连接件具有螺杆件和固定件，螺杆件的一端固定连接固定件，另一端连接在连接板上，所述固定件的另一端与所述轴向加载底座固定连接。

如上所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，所述底座上对应所述轴向加载底座的两端位置处分别设有第一导杆，第一导杆与所述双层管平行；所述轴向加载底座的两端分别设有第一抱紧装置，第一抱紧装置可轴向移动地抱紧第一导杆。

如上所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，每个所述第一抱紧装置包括一个第一压板和两个第一卡板，所述第一压板压设在第一导杆上，两个第一卡板则分别连接在第一导杆的两侧，且每个第一卡板通过螺栓连接在第一压板的底面上。

如上所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，所述双层管的末端设有紧固组件，所述紧固组件包括抱箍、顶板、托板和两个第二抱紧装置，所述托板连接在两个第二抱紧装置之间，所述顶板垂直连接在托板的末端，所述底座上对应每个第二抱紧装置处分别设有第二导杆，第二导杆与所述双层管平行所述第二抱紧装置抱紧连接第二导杆，所述双层管放置在所述托板上，并挡止于所述顶板；所述抱箍抱紧所述双层管，并连接在所述托板上。

如上所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，每个所述第二抱紧装置包括一个第二压板和两个第二卡板，所述托板连接在两个第二压板之间，且每个第二压板压设在第二导杆上，两个第二卡板则分别连接在第二导杆的两侧，且每个第二卡板通过螺栓连接在第二压板的底面上。

如上所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，所述底座上并在每个所述第二导杆的外侧分别设有与双层管平行的导轨，每个所述第二压板的底面设有卡头，所述卡头卡设在所述导轨上。

如上所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，每个所述侧向加载装置包括侧向加载底座，所述底座的两侧分别设有与所述双层管平行的滑轨，所述侧向加载底座可整体轴向移动地连接在所述滑轨上。

如上所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，每个所述侧向加载装置还包括：第二螺母座和支撑座，其分别连接在所述侧向加载底座的两端上；丝杠，其一端连接第二转盘，所述丝杠可转动地连接在所述第二螺母座上；光杆，其一端连接有推板，另一端通过接头连接所述丝杠，所述光杆周向固定，并可位移地连接在所述支撑座上，所述推板面对着所述双层管。

如上所述的双层管整体屈曲模拟实验装置，每个所述侧向加载装置的底部设有卡头块，所述卡头块卡设在所述滑轨上。