本发明专利技术提供了一种埋地管道的模拟试验装置，涉及管道测试领域。埋地管道的模拟试验装置包括基座、试验箱、竖向加载机构和边界加载机构，试验箱安装在基座上，竖向加载机构安装在试验箱的下部以模拟土体的局部沉陷；试验箱包括端板，端板上开设有活动孔，端板上滑动安装有对应活动孔的挡土板，挡土板中贯穿设有传力件，传力件的一端用于与试验管道连接；边界加载机构包括升降结构和拉伸驱动结构，升降结构固定在基座上，拉伸驱动结构安装在升降结构上，拉伸驱动结构与传力件的另一端传动连接。通过拉伸驱动结构对试验管道的端部产生轴向拉力作用，真实模拟出埋地管道的直线段对弯曲段的非线性约束作用，以及在不均匀沉陷区下管道的受力形态。道的受力形态。道的受力形态。
【技术实现步骤摘要】
一种埋地管道的模拟试验装置
[0001]本专利技术涉及管道测试
，特别是涉及一种埋地管道的模拟试验装置。
技术介绍
[0002]地下管线被称为“城市的生命线”，其承担着给排水、输气供热、电力通信等功能。在地质灾害易发区，地面的不均匀沉陷会影响埋地管道的安全，需对埋地管道的受力形态进行试验评估。
[0003]在实际中，埋地管线铺设的直线距离很长，在地层不均匀沉陷作用下，按照锚固点的位置，埋地管道的受力形态分为锚固段(无受力)和非锚固段(受力)，非锚固段又可分为远地层突变处的直线段和近地层突变处的弯曲段。
[0004]目前，常见的埋地管道试验主要利用室内模型箱试验完成，如申请公布号为CN105203387A、申请公布日为2015.12.30的中国专利技术专利申请公开了一种场地沉降及断层影响下的管土模拟试验装置，并具体公开了该试验装置包括依次排列布置的固定箱体、竖向移动箱体、水平移动箱体，三个箱体内的土体为有机结合的整体，试验管道贯穿三个箱体；固定箱体焊接或锚固在固定台上，竖向移动箱体置于临时支撑台架上，在试验开始之前撤去；水平移动箱体通过其底部安装的滑轮组件置于限位轨道上；加载部分包括MTS动力设备、竖向加载千斤顶、横向加载千斤顶。通过MTS动力设备来控制移动箱体的沉降位移量，通过调整竖向加载千斤顶压力的大小，可模拟不同埋深对管道的受力影响。
[0005]但是，现有模拟试验装置中的试验管道长度远小于实际的管道长度，若将试验管道锚固在固定箱体中，则使其端部形成了固定边界，受力试验中放大了管道的轴向力、弱化了弯矩，无法真实地模拟出埋地管道的直线段对弯曲段的约束作用；若对试验管道两端并未采取任何约束措施，则使其端部形成了自由边界，导致了试验中管线随着下陷土体一同沉降，放大了管道的弯矩、弱化了轴向力。
[0006]综上所述，现有试验装置无论是固定边界还是自由边界，均无法真实等效管道受力形态的直线段部分，与实际工况中的管道端部条件存在显著的差异性，不能准确地试验在不均匀沉陷区下管道的受力形态。
技术实现思路
[0007]为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种埋地管道的模拟试验装置，以解决无法真实地模拟出埋地管道的直线段对弯曲段的约束作用，不能准确试验在不均匀沉陷区下管道的受力形态的问题。
[0008]本专利技术的埋地管道的模拟试验装置的技术方案为：
[0009]埋地管道的模拟试验装置包括基座、试验箱、竖向加载机构和边界加载机构，所述试验箱安装在所述基座上，所述竖向加载机构安装在所述试验箱的下部以模拟土体的局部沉陷；
[0010]所述试验箱包括端板，所述端板上开设有活动孔，所述端板上滑动安装有对应所
述活动孔的挡土板，所述挡土板中贯穿设有传力件，所述传力件的一端用于与箱内的试验管道连接；
[0011]所述边界加载机构包括升降结构和拉伸驱动结构，所述升降结构固定在所述基座上，所述拉伸驱动结构安装在所述升降结构上，所述拉伸驱动结构与所述传力件的另一端传动连接。
[0012]进一步的，所述基座包括底板和外立架，所述试验箱、所述竖向加载机构分别安装在所述底板上，所述外立架固定设置在所述边界加载机构的外侧，所述拉伸驱动结构远离所述传力件的端部上下滑动装配在所述外立架上。
[0013]进一步的，所述拉伸驱动结构为电液伺服作动器，所述电液伺服作动器与所述传力件之间连接有负载传感器。
[0014]进一步的，所述电液伺服作动器包括内置位移传感器的作动器本体、伺服阀、第一铰链和第二铰链，所述伺服阀设置在所述内置位移传感器的作动器本体上，所述第一铰链连接在所述内置位移传感器的作动器本体与所述传力件之间，所述第二铰链设置在所述内置位移传感器的作动器本体靠近所述外立架的端部。
[0015]进一步的，所述外立架的内侧设置有竖向轨道，所述竖向轨道的截面形状为T字形，所述竖向轨道中滑动装配有滑块，所述电液伺服作动器与所述滑块连接，所述滑块与所述竖向轨道的外沿挡止配合。
[0016]进一步的，所述底板上设有固定支座，所述试验箱固定设置在所述固定支座上，所述试验箱具有悬伸至所述固定支座外侧的开口部分；
[0017]所述竖向加载机构布置在所述开口部分的下侧，所述竖向加载机构包括沉降板和竖向加载件，所述沉降板与所述开口部分凹凸配合，所述竖向加载件设置在所述底板上且与所述沉降板传动连接。
[0018]进一步的，所述传力件为传力杆，所述端板的外侧还设有用于检测传力杆位移量的竖向位移传感器，所述挡土板上开设有通孔，所述传力杆垂直于所述挡土板的板面方向穿设在所述通孔中。
[0019]进一步的，所述挡土板的穿孔处设置有法兰轴承，所述传力杆穿装于所述法兰轴承的内孔中。
[0020]进一步的，所述试验箱的形状为长方体形，所述试验箱包括两个平行于试验管道间隔布置的侧板，所述试验箱的前侧板的中部设置有观察窗，所述试验箱的内壁衬设有泡沫层。
[0021]进一步的，所述边界加载机构设有两个，其分别为第一边界加载机构和第二边界加载机构，所述第一边界加载机构和第二边界加载机构的结构相同；
[0022]所述试验箱的形状为长方体形，所述试验箱包括两个相对布置的端板，所述第一边界加载机构布置在一个所述端板的外侧，所述第二边界加载机构布置在另一个所述端板的外侧。
[0023]有益效果：该埋地管道的模拟试验装置采用基座、试验箱、竖向加载机构和边界加载机构的结构设计，其中，竖向加载机构可模拟土体的局部沉陷，边界加载机构包括升降结构和拉伸驱动结构，拉伸驱动结构通过传力件与箱内的试验管道连接，通过升降结构实现试验过程中对试验管道端部的约束力始终作用于管道的轴线方向上，通过拉伸驱动结构对
试验管道的端部产生轴向拉力作用，使得试验管道在试验箱中的受力变形更接近于实际情况下埋地管线的受力变形，可真实地模拟出埋地管道的直线段对弯曲段的非线性约束作用，准确地试验在不均匀沉陷区下管道的受力形态。
[0024]而且，试验箱的端板上开设有活动孔，端板上滑动安装有对应活动孔的挡土板，挡土板中贯穿设有传力件，通过传力件将边界加载机构的约束作用传递至试验管道，利用挡土板对箱内的土体起到遮挡作用，避免试验过程中土层向外散落，整个模拟试验更加真实准确。
[0025]最后，边界加载机构的上下滑移设计和传力杆的十字形孔位布设可满足不同的管道埋深和不同管径的试验需求；试验箱的前侧板的中部设有观察窗，结合粒子成像测速技术，可确定土层剪切带的发展轨迹和分布范围。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的埋地管道的模拟试验装置的具体实施例中埋地管道的模拟试验装置的结构示意图；
[0027]图2为图1中拉伸驱动结构的放大示意图；
[0028]图3为本专利技术的埋地管道的模拟试验装置的具体实施例中埋地管道的模拟试验装置(省去升降结构)的主视示意图；
[0029]图4为本专利技术的埋地管道的模拟试验装置的具体实施例中埋地管道的模拟试验装置的俯视示意图；...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种埋地管道的模拟试验装置，其特征是，包括基座、试验箱、竖向加载机构和边界加载机构，所述试验箱安装在所述基座上，所述竖向加载机构安装在所述试验箱的下部以模拟土体的局部沉陷；所述试验箱包括端板，所述端板上开设有活动孔，所述端板上滑动安装有对应所述活动孔的挡土板，所述挡土板中贯穿设有传力件，所述传力件的一端用于与箱内的试验管道连接；所述边界加载机构包括升降结构和拉伸驱动结构，所述升降结构固定在所述基座上，所述拉伸驱动结构安装在所述升降结构上，所述拉伸驱动结构与所述传力件的另一端传动连接。2.根据权利要求1所述的埋地管道的模拟试验装置，其特征是，所述基座包括底板和外立架，所述试验箱、所述竖向加载机构分别安装在所述底板上，所述外立架固定设置在所述边界加载机构的外侧，所述拉伸驱动结构远离所述传力件的端部上下滑动装配在所述外立架上。3.根据权利要求2所述的埋地管道的模拟试验装置，其特征是，所述拉伸驱动结构为电液伺服作动器，所述电液伺服作动器与所述传力件之间连接有负载传感器。4.根据权利要求3所述的埋地管道的模拟试验装置，其特征是，所述电液伺服作动器包括内置位移传感器的作动器本体、伺服阀、第一铰链和第二铰链，所述伺服阀设置在所述内置位移传感器的作动器本体上，所述第一铰链连接在所述内置位移传感器的作动器本体与所述传力件之间，所述第二铰链设置在所述内置位移传感器的作动器本体靠近所述外立架的端部。5.根据权利要求3所述的埋地管道的模拟试验装置，其特征是，所述外立架的内侧设置有竖向轨道，所述竖向轨道的截面形状为T字形，所述竖向轨道...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪芃芃，陈清树，刘建强，刘光荣，谢琪武，叶明鸽，
申请(专利权)人：南方海洋科学与工程广东省实验室珠海，
类型：发明
国别省市：
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