一種測量沉管管節附連水質量的裝置的製作方法
2023-09-21 03:41:50
專利名稱：一種測量沉管管節附連水質量的裝置的製作方法
技術領域：
一種測量沉管管節附連水質量的裝置技術領域[0001]本實用新型主要涉及一種測量沉管管節附連水質量的裝置，能準確測量管節附連水質量，為預測管節運動響應打下基礎。
背景技術：
[0002]沉管管節附連水以改變沉管管節等效質量的方式，對沉管管節在水中的運動產生巨大影響，因此，對於預測沉管管節的縱向運動、橫向運動和升沉運動有著重要意義。[0003]跨海/河大橋建設中，多採用沉管管節組成水底隧道的方式。沉管管節一般在陸地上建造，完成後由拖輪託運到制定海域。在託運過程中，由於周圍水的影響，使得沉管在平動的過程中猶如增加了部分質量，影響了沉管的運動。如何準確有效的計算出這部分水的質量，對於預測沉管運動響應，準確選擇恰當的託運方式顯得尤為重要。發明內容[0004]本實用新型所要解決的技術問題是針對上述現有技術而提出一種測量沉管管節附連水質量的裝置，該裝置能測量出橫蕩、縱蕩和升沉三個平動自由度的附連水質量，從而能更加準確地預測沉管在水中的運動形式，確定使用何種拖輪。[0005]本實用新型解決上述技術問題所採用的技術方案是一種測量沉管管節附連水質量的裝置，其特徵在於包括有設置於水池上方的支撐橫梁，支撐橫梁上設置有縱梁；置於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現同步運動，加速度傳感器的安裝方向與沉管運動方向一致，加速度傳感器通過數據線與計算機的動態測試系統相連。[0006]按上述方案，所述的彈簧將沉管的縱向兩側與水池的池壁相連，當沉管縱向運動時，沉管橫向兩側的彈簧等效剛度相同；或者用彈簧將橫向兩側與水池的池壁相連，當沉管橫向運動時，沉管縱向兩側的彈簧等效剛度相同；或者用彈簧將沉管上下兩側分別與水池的池底和支撐橫梁相連，當沉管升沉運動時，沉管上下兩側對角方向的彈簧等效剛度相同。[0007]—種測量沉管管節附連水質量的方法，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，在水池上方設置有支撐橫梁，支撐橫梁上設置有縱梁；[0009]2)將平板與縱梁固定連接，平板置於水中，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與水池的池壁相連，當沉管縱向運動時，沉管橫向兩側的彈簧等效剛度相同；或者用彈簧將橫向兩側與水池的池壁相連，當沉管橫向運動時，沉管縱向兩側的彈簧等效剛度相同；或者用彈簧將沉管上下兩側分別與水池的池底和支撐橫梁相連，當沉管升沉運動時，沉管上下兩側對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動，加速度傳感器的安裝方向與沉管運動方向一致，加速度傳感器通過數據線與計算機的動態測試系統相連；[0012]5)在縱向、橫向或升沉方向，給沉管一個初始位移，通過動態測試系統對加速度傳感器的加速度信號示波，讀取沉管的管節的運動周期值，通過公式m=4π2/t2求出沉管在水中的等效質量■ 水，k為彈簧的等效剛度係數，T為沉管的管節的運動周期值；[0013]6)在空氣中直接稱量沉管，得到其在空氣中的質量空氣；[0014]7)通過公式 Wa =,得到沉管在水中縱向、橫向或升沉三個方向的運動時的附連水質量；[0015]8)調節連接假底的長螺杆，以更換假底上方水深，重複步驟5)和步驟7)，得到不同水深時的沉管在水中縱向、橫向或升沉三個方向運動時的附連水質量。[0016]本實用新型的基本原理是[0017]試驗是模擬彈簧單自由度無阻尼振動情況，由無阻尼自由振動的振動微分方程[0018]mx+kx=0[0019]若引入
權利要求1.一種測量沉管管節附連水質量的裝置，其特徵在於包括有設置於水池上方的支撐橫梁，支撐橫梁上設置有縱梁；置於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現同步運動，加速度傳感器的安裝方向與沉管運動方向一致，加速度傳感器通過數據線與計算機的動態測試系統相連。
2.按權利要求I所述的測量沉管管節附連水質量的裝置，其特徵在於所述的彈簧將沉管的縱向兩側與水池的池壁相連，當沉管縱向運動時，沉管橫向兩側的彈簧等效剛度相同；或者用彈簧將橫向兩側與水池的池壁相連，當沉管橫向運動時，沉管縱向兩側的彈簧等效剛度相同；或者用彈簧將沉管上下兩側分別與水池的池底和支撐橫梁相連，當沉管升沉運動時，沉管上下兩側對角方向的彈簧等效剛度相同。
專利摘要本實用新型主要涉及一種測量沉管管節附連水質量的裝置，包括有設置於水池上方的支撐橫梁，支撐橫梁上設置有縱梁；置於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現同步運動，加速度傳感器的安裝方向與沉管運動方向一致，加速度傳感器通過數據線與計算機的動態測試系統相連。本實用新型的有益效果在於本實用新型利用簡單的彈簧質量系統原理，藉助較為簡單的試驗裝置可以試驗，可以得出較為準確的沉管管節附連水質量，不僅節約了試驗成本，而且使試驗周期大大縮短，提高了經濟性。
文檔編號G01G17/04GK202814521SQ20122045852
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月11日 優先權日2012年9月11日
發明者李曉彬, 李營, 魏星 申請人:武漢理工大學