【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海上风电桩基的水平力试验，特别是涉及一种消除海上风电桩基桩顶倾斜影响的水平位移测量装置。
技术介绍
1、近年来在“双碳”目标的指引下，我国海上风电场呈规模化发展，截至2021年底，全国并网风电装机容量达32848万千瓦、2021年新增并网装机4757万千瓦，其中海上风电2639万千瓦、2021年新增装机1690万千瓦。2020年12月12日的气候雄心峰会中宣布有：到2030年，中国风电、太阳能发电总装机容量将超过12亿千瓦。相比而言，海上风电具有不占用土地资源、受地形地貌影响小、海上风速高、风电机组单机容量大、年利用小时数高等优点，可以预见未来十多年我国海上风电建设仍将稳步推进。
2、桩基是海上风电基础的重要组成部分，不仅承受上部结构竖向荷载作用，还要承受风、波浪和海流等水平荷载作用。大直径、超大直径钢管桩或钢管混凝土复合桩的应用越来越普遍，但对此类基桩在水平荷载作用下的工作性能研究还不够成熟，譬如p-y曲线法、弹性基地反力法等很多理论研究都是基于小直径桩基进行的。同时由于海上风电场地基条件的复杂性，有必要通过现场桩基水平力静载荷试验获得海上风电单桩水平力承载力、桩身弯矩、桩身挠曲等数据，为海上风电桩基的设计指标确认及优化、桩基施工提供数据支撑。
3、一般而言，海上风电场离岸较远、大多大于20km，水深大多大于20m。因此，海上风电桩基水平力静载荷试验相比陆上或港口码头桩基水平力静载荷试验而言，存在桩径大、承载力高、泥面至试验平台自由臂段长、试验水平位移大、试验环境恶劣等问题，导致传统试验方
4、目前，海上风电桩基水平力静载荷试验一般按中华人民共和国行业标准《水运工程地基基础试验检测技术规程》(jts237-2017)有关规定进行。试验前应在水平力试桩水域搭设牢固的试桩平台，试桩平台不得与试验桩或基准桩相连，其高程应考虑水位和风浪等影响。
5、通常，用于海上风电桩基水平力静载荷试验的试验装置包括加载系统、反力系统和水平位移测量系统三部分。其中，加载装置一般采用卧式千斤顶加载，对往复循环试验可采用双向复式油压千斤顶，用测力环或测力传感器间接测定所施加荷载值。水平荷载试验时桩的水平位移一般比较大，特别是悬臂较长的试验桩，作用点位移较大，所以要求千斤顶有较大的行程，试验设备的加载能力应取预计最大试验荷载的1.3～1.5倍。反力装置的选用应充分利用试验桩周围的现有条件，但必须满足其承载能力不小于最大预估荷载的1.3～1.5倍，作用力方向上刚度不应小于试验桩本身的刚度。水平位移测量系统为独立系统，要求基准梁系统具有足够的刚度。
6、如图1所示，现有的水平位移测量系统包括对称安装的两个大量程位移传感器或百分表、焊接在试验桩10顶部左右两侧的固定支架200、焊接在各固定支架200上的钢板300、以及固定在各钢板300上的玻璃400；试验桩10顶部的前表面上为水平力受力点101，承受朝后的水平推力；两个位移传感器或百分表通过磁性标准固定在基准梁系统上，两个位移传感器或百分表的测量针头顶在玻璃400上，玻璃400的表面涂有黄油等润滑剂，保证顶在其上的位移传感器或百分表的测量针头在试验过程中可以在玻璃400上自由滑动。位移传感器或百分表，要求量程不小于50mm、最小分度值不大于0.01mm。当需要量测桩顶转角时，在试验桩10的水平力作用平面以上50cm处再对称安装两个大量程位移传感器或百分表，截面转角的测试精度不低于5″。在水平力试验过程中，若试验桩10位移值大于位移传感器或百分表，可以在试验桩10位移即将达到位移传感器或百分表量程前的某一级荷载稳定时间到后调表，然后在继续进行试验。所以，要求位移传感器或百分表的量程需要大于水平力试验中单级位移最大值。
7、目前，海上风电水平力试验桩10的桩径可达2m或以上、水平承载力高达1000kn、自由臂段长20m～30m；水平力静载荷试验时力点的水平总体位移达800mm～900mm、甚至超过1000mm，单级荷载作用下的位移达130mm、甚至更大。因此需要选择大量程及高精度的位移传感器进行水平力静载荷试验时的水平位移量测。但是，如图2所示，试验过程中由于水平试验荷载f(即施加在水平力受力点101处的水平推力)的作用，桩顶转角θ(10-3rad)可达2°左右(3.7×10-3rad)，致使试验桩10在泥面s1位置可以产生200mm左右的位移，而试验桩10顶部可以产生700mm左右的位移。由于试验过程中试验桩10的桩顶转角较大，且固定支架200焊接在试验桩10的桩顶，钢板300又焊接在固定支架200上，进而导致焊接固定在桩顶处的固定支架200、钢板300和玻璃400都整体随试验桩10的桩顶倾斜而倾斜，从而导致试验桩10水平位移测试误差较大，甚至会导致传感器或百分表的测量针头在玻璃400上滑脱，致使无法进行水平位移测试。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种消除海上风电桩基桩顶倾斜影响的水平位移测量装置，有效提高试验桩水平位移测试的测量精度。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种消除海上风电桩基桩顶倾斜影响的水平位移测量装置，包括两根沿垂直于水平试验荷载的方向固定在试验桩左右两侧的固定支撑轴、可转动地套设在各固定支撑轴上的竖直支架板、沿竖直支架板厚度方向固定在竖直支架板前表面上的光滑面板、安装在固定支撑轴上的限位部件、以及固定设置的位移测量计，所述限位部件作用于竖直支架板、保持竖直支架板在固定支撑轴上的轴向位置，所述位移测量计的测量针头与光滑面板相抵接；
3、当在所述试验桩桩顶的水平力受力点处对试验桩施加水平朝后的水平试验荷载时，所述试验桩倾斜，所述竖直支架板在自身重力作用下绕固定支撑轴转动、始终保持竖直状态。
4、进一步地，所述固定支撑轴为钢管，所述竖直支架板为钢板，所述光滑面板为玻璃片。
5、进一步地，所述固定支撑轴与试验桩之间焊接固定。
6、进一步地，所述竖直支架板呈l形，所述竖直支架板的下端设有水平向前突出的外凸边沿，所述外凸边沿向前凸出于光滑面板，所述光滑面板的下端抵接在外凸边沿上。
7、进一步地，所述竖直支架板的前表面与光滑面板的后表面之间粘接固定。
8、进一步地，所述竖直支架板中开设有左右贯通的通孔，所述固定支撑轴穿设在通孔中，所述通孔的孔径大于固定支撑轴的外径。
9、进一步地，所述限位部件包括固定在固定支撑轴上的固定环、以及螺纹连接在固定支撑轴上的紧固件，所述固定环和紧固件分别抵接在竖直支架板的内端侧和外端侧。
10、进一步地，所述水平位移测量装置还包括弹簧，所述弹簧对位移测量计的测量针头施加朝向光滑面板的作用力。
11、进一步地，所述位移测量计为位移传感器或百分表。
12、如上所述，本专利技术涉及的水平位移测量装置，具有以下有益效果：
13、本申请涉及的水平位移测量装置在水平力静载荷本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种消除海上风电桩基桩顶倾斜影响的水平位移测量装置，其特征在于：包括两根沿垂直于水平试验荷载的方向固定在试验桩(10)左右两侧的固定支撑轴(20)、可转动地套设在各固定支撑轴(20)上的竖直支架板(30)、沿竖直支架板(30)厚度方向固定在竖直支架板(30)前表面上的光滑面板(40)、安装在固定支撑轴(20)上的限位部件、以及固定设置的位移测量计(50)，所述限位部件作用于竖直支架板(30)、保持竖直支架板(30)在固定支撑轴(20)上的轴向位置，所述位移测量计(50)的测量针头(51)与光滑面板(40)相抵接；
2.根据权利要求1所述的水平位移测量装置，其特征在于：所述固定支撑轴(20)为钢管，所述竖直支架板(30)为钢板，所述光滑面板(40)为玻璃片。
3.根据权利要求2所述的水平位移测量装置，其特征在于：所述固定支撑轴(20)与试验桩(10)之间焊接固定。
4.根据权利要求1或2所述的水平位移测量装置，其特征在于：所述竖直支架板(30)呈L形，所述竖直支架板(30)的下端设有水平向前突出的外凸边沿(31)，所述外凸边沿(31)向前凸出
5.根据权利要求1或2所述的水平位移测量装置，其特征在于：所述竖直支架板(30)的前表面与光滑面板(40)的后表面之间粘接固定。
6.根据权利要求1所述的水平位移测量装置，其特征在于：所述竖直支架板(30)中开设有左右贯通的通孔(32)，所述固定支撑轴(20)穿设在通孔(32)中，所述通孔(32)的孔径大于固定支撑轴(20)的外径。
7.根据权利要求1所述的水平位移测量装置，其特征在于：所述限位部件包括固定在固定支撑轴(20)上的固定环(60)、以及螺纹连接在固定支撑轴(20)上的紧固件(70)，所述固定环(60)和紧固件(70)分别抵接在竖直支架板(30)的内端侧和外端侧。
8.根据权利要求1所述的水平位移测量装置，其特征在于：还包括弹簧，所述弹簧对位移测量计(50)的测量针头(51)施加朝向光滑面板(40)的作用力。
9.根据权利要求1所述的水平位移测量装置，其特征在于：所述位移测量计(50)为位移传感器或百分表。
...【技术特征摘要】
1.一种消除海上风电桩基桩顶倾斜影响的水平位移测量装置，其特征在于：包括两根沿垂直于水平试验荷载的方向固定在试验桩(10)左右两侧的固定支撑轴(20)、可转动地套设在各固定支撑轴(20)上的竖直支架板(30)、沿竖直支架板(30)厚度方向固定在竖直支架板(30)前表面上的光滑面板(40)、安装在固定支撑轴(20)上的限位部件、以及固定设置的位移测量计(50)，所述限位部件作用于竖直支架板(30)、保持竖直支架板(30)在固定支撑轴(20)上的轴向位置，所述位移测量计(50)的测量针头(51)与光滑面板(40)相抵接；
2.根据权利要求1所述的水平位移测量装置，其特征在于：所述固定支撑轴(20)为钢管，所述竖直支架板(30)为钢板，所述光滑面板(40)为玻璃片。
3.根据权利要求2所述的水平位移测量装置，其特征在于：所述固定支撑轴(20)与试验桩(10)之间焊接固定。
4.根据权利要求1或2所述的水平位移测量装置，其特征在于：所述竖直支架板(30)呈l形，所述竖直支架板(30)的下端设有水平向前突出的外凸边沿(31)，所述外凸边沿(...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙洋波，金时峰，郑炜，顾浩，王小渭，陈大明，
申请(专利权)人：上海港湾工程质量检测有限公司，
类型：发明
国别省市：
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