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申请/专利权人：天津城建大学

摘要：本发明公开了一种海底吸力式三桶基础的动力响应测试装置及其测试方法，包括层状剪切模型箱、导管架吸力式三桶基础模型、加载架及伺服加载系统，其中层状剪切模型箱的顶部开口且底部支撑有地震模拟振动台，该层状剪切模型箱内部插接导管架吸力式三桶基础模型；由加载架及伺服加载系统提供加载动力，检测导管架吸力式三桶基础模型的沉降、加速度及孔隙压力；可以模拟吸力式三桶基础遭受地震‑风‑浪荷载共同作用时的承载变形过程，可以监测导管架吸力式三桶基础的动力响应，进而研究导管架吸力式三桶基础的动力承载特性，揭示其在地震‑风‑浪荷载共同作用下的灾变机制，为海上风机导管架吸力式三桶基础的抗震设计提供参考。

主权项：1.一种海底吸力式三桶基础的动力响应测试装置，其特征在于：包括层状剪切模型箱、导管架吸力式三桶基础模型、加载架及伺服加载系统，其中层状剪切模型箱的顶部开口且底部支撑有地震模拟振动台，该层状剪切模型箱内部的下层填装有土层，层状剪切模型箱的上层灌注有海水层；所述土层中插接向上延伸出层状剪切模型箱顶部开口的导管架吸力式三桶基础模型；所述加载架的上部水平连接有抵触在导管架吸力式三桶基础模型侧壁上的作动器，加载架的中部固设有检测导管架吸力式三桶基础模型倾角及沉降的位移检测梁；所述伺服加载系统的信号输入端采集土层中的水压力信号，导管架吸力式三桶基础模型顶部位移的加速度信号，以及位移检测梁检测的导管架吸力式三桶基础模型中部的位移信号，并由伺服加载系统伺服控制作动器的加载力，以及地震模拟振动台；所述导管架吸力式三桶基础模型包括由下至上依次固装的多桶基础、导管架、塔筒及等效重物块；所述多桶基础插接在土层中；所述导管架向上延伸出海水层，且导管架的顶面与位移检测梁的检测端接触配合；所述塔筒的侧壁上抵触连接作动器的施力端；所述伺服加载系统包括伺服控制器及加载装置、数据采集分析装置、计算机以及传感器，其中传感器分别与数据采集分析装置信号连接，并由数据采集分析装置发送至计算机，最后由计算机向伺服控制器及加载装置发送指令伺服控制作动器；所述传感器包括加速度传感器、孔隙水压力传感器、位移传感器和力传感器；所述加速度传感器设有多个，且沿重力方向间隔布设在土层及导管架吸力式三桶基础模型上；所述孔隙水压力传感器布设在导管架吸力式三桶基础模型周围的土层中；所述位移传感器布设在位移检测梁上，该位移传感器的检测端贴合在导管架吸力式三桶基础模型的导管架上；所述力传感器布设在作动器的力臂上，该力臂的一端抵触在导管架吸力式三桶基础模型的塔筒侧壁上，力臂的另一端连接作动器的动力输出端；对应于一种海底吸力式三桶基础的动力响应测试装置的测试方法，包括以下步骤：S1：在层状剪切模型箱内逐层填充试验用土，并按照试验设计方案埋置加速度传感器、孔隙水压力传感器；S2：在层状剪切模型箱内设定位置安装海上风机的导管架吸力式三桶基础模型，该导管架吸力式三桶基础模型为缩尺模型；S3：按照预设位置安装加载架及传感器，确保地震模拟振动台以及伺服加载系统处于正常工作状态；S4：开展白噪声扫频试验，即采用小于等于0.05g振幅的白噪声扫频，以获取S1与S2安装完成的模型体系的自振频率与阻尼比动力特性；S5：开展地震-风-浪共同作用下的振动试验，选取具有频谱特性的地震波作为振动台输入地震动，按照地震动加速度峰值逐级增加的模式控制地震模拟振动台为层状剪切模型箱施加地震荷载，同时通过作动器为塔筒施加水平集中荷载模拟风、波浪荷载作用；S6：试验过程中通过传感器实时测量S4中模型体系的加速度、位移、孔隙水压力的动力响应，并将测得的物理力学信号转换成电信号传输到数据采集分析装置，并进一步传输到计算机的控制系统，获得相应的动力响应试验数据，并反馈控制伺服控制器及加载装置进一步控制作动器根据试验需要施加循环载荷或波动载荷。

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