【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海洋工程，尤其涉及一种海洋电缆的触地段疲劳荷载试验装置以及方法。
技术介绍
1、由于敷设于海床上的海缆容易形成悬跨段，悬跨海缆端部与海床表面直接接触，这一缆段称为海洋电缆的触地段。触地段海洋电缆与海床土体相互作用，呈现出复杂的非线性特性。触地段是海洋电缆最容易发生损伤破坏的位置之一，是海缆结构设计的关键部位。在一定条件下，海流经过悬跨段会产生漩涡脱落，致使其在横流向和顺流向发生涡激振动。海洋电缆触地段在跨中海缆涡激振动的牵引下承受拉弯组合荷载，其中拉力在整体线性中最大，同时因为海床表面的尺寸限制，此处曲率也较大。此外，该段海缆与海床接触摩擦也极为显著，海缆极易发生外护套磨损、压溃等失效。
2、目前，在现场直接开展海洋电缆触地段疲劳荷载测试试验难度大、成本高、风险相对较大、难以实现。因此，针对海洋电缆触地段疲劳荷载的研究主要集中在触地段海缆在跨中涡激振动的牵引下的力学行为的研究，研究手段主要是建立简易的结构模型对结构响应开展理论分析，或借助数值分析方法分析触地段海缆荷载响应，缺乏真实的数据支撑，无法直接针对其受力情况进行真实模拟并测量其动态响应，分析的准确性较低。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种海洋电缆的触地段疲劳荷载试验装置以及方法，以实现针对触地段海缆受力情况进行真实模拟并测量其动态响应，提高海洋电缆的触地段疲劳荷载分析的准确性。
2、本专利技术提供了一种海洋电缆的触地段疲劳荷载试验装置，包括：激振系统、海洋电缆的试验缆、海床模拟系统
3、所述激振系统、海床模拟系统和支架系统置于测试地面上；所述激振系统用于提供激励荷载；所述试验缆分别与所述激振系统和所述海床模拟系统相接；
4、所述海床模拟系统包括第一海床模拟台和第二海床模拟台；所述第一海床模拟台和所述第二海床模拟台以激振系统为对称中心，对称置于距离所述激振系统左右两侧第一距离的位置；
5、所述支架系统包括第一三角支架和第二三角支架；所述第一三角支架和所述第二三角支架以激振系统为中心，对称置于距离所述激振系统左右两侧第二距离的位置，且第二距离大于第一距离；所述第一三角支架用于固定所述试验缆的一端；所述第二三角支架用于固定所述试验缆的另一端；
6、所述测量系统用于采集所述试验缆的拉力、激振系统上的试验缆的位移变化量以及所述第一海床模拟台或者第二海床模拟台的受到的压力。
7、进一步地，所述激振系统包括：电动式激振器、固定支座和连接杆；
8、所述电动式激振器放置并固定在所述固定支座上，所述固定支座放置并固定在测试地面上；所述测试地面上具有偶数条水平沟槽用以安装所述激振系统；
9、所述电动式激振器通过连接杆与海洋电缆的试验缆连接，所述连接杆用于将所述电动式激振器提供的激励荷载传递到所述海洋电缆的试验缆。
10、进一步地，所述第一三角支架用于固定所述试验缆的一端；所述第二三角支架用于固定所述试验缆的另一端，具体为：
11、若第一三角支架与第一测试接头之间不安装力传感器，且第二三角支架与第二测试接头之间安装力传感器；
12、则所述第一三角支架通过螺栓与第一铰支连接件连接；所述第一铰支连接件与所述第一法兰的一端相连，所述第一法兰的另一端上安装第一测试接头；所述第一测试接头用于连接并固定试验缆的一端；
13、所述第二三角支架通过螺栓与第二铰支连接件连接；所述第二铰支连接件与所述第二法兰的一端通过力传感器相连，所述第二法兰的另一端上安装第二测试接头；所述第二测试接头用于连接并固定试验缆的另一端。
14、进一步地，所述测量系统包括至少一个力传感器、至少一个压力传感器和至少一个激光位移传感器；
15、所述力传感器安装于任意一个三角支架与所述三角支架固定的测试接头之间，用于测量所述试验缆的拉力；所述激光位移传感器固定于距离所述激振系统的上方的第三距离处，用于测量所述激振系统上的试验缆的位移变化量；所述压力传感器布置在任意一个海床模拟台与所述试验缆所接触的部位上，用于测量所述海床模拟台的受到的压力。
16、进一步地，所述激光位移传感器固定于距离所述激振系统的上方的第三距离处，具体为：
17、所述激光位移传感器固定于固定支架上表面，同时所述激光位移传感器位于距离激振系统的上方的第三距离处；所述固定支架固定在测试地面上。
18、进一步地，所述测量系统与计算机终端通信连接，用于存储和分析所述测量系统获取的测量数据。
19、作为优选方案，本专利技术通过电动式激振器对试验缆施加激励荷载以模拟跨中海缆不同剧烈程度的涡激振动工况。而上述装置模拟在不同的海洋工况中，海缆受涡激振动时触地段的情况，通过测量系统对验缆的拉力、激振系统上的试验缆的位移变化量以及所述第一海床模拟台或者第二海床模拟台的受到的压力进行测量，能够较为准确和全面地反映悬跨海缆受涡激振动时触地段的受力情况，利用该装置采集的测量数据用于海洋电缆的触地段疲劳荷载分析，以提高海洋电缆的触地段疲劳荷载分析的准确性。
20、本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
21、相应地，本专利技术还提供一种海洋电缆的触地段疲劳荷载试验方法，包括：将激振系统固定于测试平面中的水平沟槽中；以所述激振系统为对称中心，将所述第一海床模拟台和所述第二海床模拟台分别对称置于距离所述激振系统左右两侧第一距离的位置，并将第一三角支架和第二三角支架分别对称置于距离所述激振系统左右两侧第二距离的位置，且第二距离大于第一距离；
22、将海洋电缆的试验缆分别与激振系统上的连接杆、所述第一海床模拟台的台面和所述第二海床模拟台的台面相连接，并利用第一三角支架和第二三角支架固定海洋电缆的试验缆的两侧；
23、利用激振系统按预设频率和预设幅值对所述试验缆施加激励荷载，利用测量系统在预设位置处采集测量数据，并将所述测量数据发送到计算机终端进行存储和处理。
24、进一步地，利用激振系统按预设频率和预设幅值对所述试验缆施加激励荷载，具体为：
25、通过激振系统对试验缆施加不同的频率和幅值的激励荷载，模拟所述试验缆所处的海流工况；所述激励荷载的频率和幅值根据实际的海流工况计算而来。
26、进一步地，将所述测量数据发送到计算机终端进行存储和处理，具体为：
27、计算机终端根据不同海流工况的测量数据，对不同工况下的悬跨海缆触地段结构失效模式进行分析；所述测量数据包括所述试验缆的拉力、激振系统上的试验缆的位移变化量以及所述第一海床模拟台或者第二海床模拟台的受到的压力。
28、相应地，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如本
技术实现思路
所述的一种海洋电缆的触地段疲劳荷载试验方法。
【技术保护点】
1.一种海洋电缆的触地段疲劳荷载试验装置，其特征在于，包括：激振系统、海洋电缆的试验缆、海床模拟系统、支架系统和测量系统；
2.如权利要求1所述的一种海洋电缆的触地段疲劳荷载试验装置，其特征在于，所述激振系统包括：电动式激振器、固定支座和连接杆；
3.如权利要求1所述的一种海洋电缆的触地段疲劳荷载试验装置，其特征在于，所述第一三角支架用于固定所述试验缆的一端；所述第二三角支架用于固定所述试验缆的另一端，具体为：
4.如权利要求1所述的一种海洋电缆的触地段疲劳荷载试验装置，其特征在于，所述测量系统包括至少一个力传感器、至少一个压力传感器和至少一个激光位移传感器；
5.如权利要求4所述的一种海洋电缆的触地段疲劳荷载试验装置，其特征在于，所述激光位移传感器固定于距离所述激振系统的上方的第三距离处，具体为：
6.如权利要求4所述的一种海洋电缆的触地段疲劳荷载试验装置，其特征在于，所述测量系统与计算机终端通信连接，用于存储和分析所述测量系统获取的测量数据。
7.一种海洋电缆的触地段疲劳荷载试验方法，其特征在于，应用于如
8.如权利要求7所述的海洋电缆的触地段疲劳荷载试验方法，其特征在于，所述利用激振系统按预设频率和预设幅值对所述试验缆施加激励荷载，具体为：
9.如权利要求8所述的海洋电缆的触地段疲劳荷载试验方法，其特征在于，所述将所述测量数据发送到计算机终端进行存储和处理，具体为：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如权利要求7至9中任意一项所述的一种海洋电缆的触地段疲劳荷载试验方法。
...【技术特征摘要】
1.一种海洋电缆的触地段疲劳荷载试验装置，其特征在于，包括：激振系统、海洋电缆的试验缆、海床模拟系统、支架系统和测量系统；
2.如权利要求1所述的一种海洋电缆的触地段疲劳荷载试验装置，其特征在于，所述激振系统包括：电动式激振器、固定支座和连接杆；
3.如权利要求1所述的一种海洋电缆的触地段疲劳荷载试验装置，其特征在于，所述第一三角支架用于固定所述试验缆的一端；所述第二三角支架用于固定所述试验缆的另一端，具体为：
4.如权利要求1所述的一种海洋电缆的触地段疲劳荷载试验装置，其特征在于，所述测量系统包括至少一个力传感器、至少一个压力传感器和至少一个激光位移传感器；
5.如权利要求4所述的一种海洋电缆的触地段疲劳荷载试验装置，其特征在于，所述激光位移传感器固定于距离所述激振系统的上方的第三距离处，具体为：
6.如权利要求4所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：于是乎，吴吉，邰彬，黄剑平，余欣，范亚洲，李银格，赵东生，冯宾，朱闻博，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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