[发明专利]一种立管触地段疲劳试验加载装置

说明书

本发明涉及船舶与海洋工程技术领域，尤其涉及一种立管触地段疲劳试验加载装置，包括试验槽、加载装置，和弹性固定装置，所述试验槽为顶侧开口的长方体箱体，所述弹性固定装置包括固定架、竖向滑架及轴向滑架，所述竖向滑架与固定架间铰接有竖向弹簧缸，所述轴向滑架与竖向滑架间铰接有轴向弹簧缸,所述轴向滑架面向加载装置的一侧设有用于连接立管触地段尾端的第一法兰盘。本发明结构简单，在竖向弹簧缸与轴向弹簧缸作用下，弹性固定装置可以有效模拟立管的平直段对立管触地段尾端的支撑、约束效应，更加准确地模拟触地段尾端的边界条件，从而确保试验数据的精度与准确性。

技术领域

本发明涉及船舶与海洋工程技术领域，尤其涉及一种立管触地段疲劳试验加载装置。

背景技术

钢悬链立管是深海油气开发系统中重要组成部分之一。钢悬链立管顶端与浮体相连，其后在自重作用下悬垂，形成悬链线构型。在与海床土体初始接触的触地段，立管构型逐渐由弯曲变为水平，最后立管形成平直段并与海底生产系统相连。在风、海流、波浪等荷载作用下，浮体发生多自由度位移，导致立管触地段应力变化范围大、疲劳损伤严重。

为研究钢悬链立管与土体相互作用机理，明确立管应力变化范围，通常在海床上方一定高度处将立管截断，选取该点后侧与的触地段进行试验研究。

现有的实验装置是将截取的触地段尾端进行固定，再对触地段首端施加载荷，从而模拟真实情况下土体和管件的变形情况，对实际立管触地段疲劳设计提供数据和试验积累。

但是，在实际情况下，立管的平直段对触地段具有一定的支撑作用，因此触地段尾端并非固定不动，所以现有实验装置无法准确模拟触地段尾端的边界条件，从而影响试验数据的准确性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种立管触地段疲劳试验加载装置。

本发明是通过以下技术方案予以实现：

一种立管触地段疲劳试验加载装置，包括试验槽、加载装置和弹性固定装置，所述试验槽为顶侧开口的长方体箱体，所述试验槽的长度方向与宽度方向均平行于水平面，所述试验槽的深度方向垂直于水平面，所述弹性固定装置位于试验槽内部的长边一端，所述加载装置位于试验槽内部的长边另一端，所述弹性固定装置包括固接至试验槽的固定架、滑动连接至固定架的竖向滑架及滑动连接至竖向滑架的轴向滑架，所述竖向滑架相对于固定架的滑动方向平行于试验槽的深度方向，所述轴向滑架相对于竖向滑架的滑动方向平行于试验槽的长度方向，所述竖向滑架与固定架间铰接有竖向弹簧缸，所述轴向滑架与竖向滑架间铰接有轴向弹簧缸,所述轴向滑架面向加载装置的一侧设有用于连接立管触地段尾端的第一法兰盘。

优选地，所述第一法兰盘通过球铰链连接至轴向滑架。

优选地，所述轴向弹簧缸包括弹簧缸体及导向杆，所述弹簧缸体一端设有第一铰接耳，所述弹簧缸体另一端与导向杆滑动连接，所述导向杆位于弹簧缸体外的一端设有第二铰接耳，所述导向杆伸入弹簧缸体内的一端固接有导向塞，所述导向塞直径与弹簧缸体内径相适配，所述导向塞与弹簧缸体一端间设有第一螺旋簧，所述导向塞与弹簧缸体另一端间设有第二螺旋簧。

优选地，所述加载装置包括滑动连接至试验槽的加载平台、滑动连接至加载平台的纵向加载架、滑动连接至纵向加载架的竖向加载架及安装至竖向加载架的弯矩加载组件，所述加载平台相对于试验槽的滑动方向平行于试验槽的长度方向，所述纵向加载架相对于加载平台的滑动方向平行于试验槽的宽度方向，所述竖向加载架相对于纵向加载架的滑动方向平行于试验槽的深度方向，所述试验槽与加载平台间安装有用于控制加载平台滑动的横向液压缸，所述加载平台与纵向加载架间安装有用于控制纵向加载架滑动的纵向液压缸，所述纵向加载架与竖向加载架间安装有用于控制竖向加载架滑动的竖向液压缸。