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申请/专利权人：中铁四局集团有限公司;中铁四局集团第二工程有限公司;交通运输部天津水运工程科学研究所

摘要：本发明公开了一种沉井下沉水动力响应精细模拟试验装置及其试验方法，该装置用于提高沉井下沉动力响应模拟试验结果的可靠度与精度，探究沉井沉放动力响应机理与规律，该装置包括：动力环境模拟系统，用于模拟风、浪、流的对沉井的单独作用模拟与联合作用的模拟；沉井模型，用于模拟嵌入式钢沉井；锚泊缆系模型，用于将沉井模型安装在动力环境模拟系统内；试验辅助支架机构，用于辅助该试验装置安装检测设备；物理参量测量系统，用于监测和采集试验装置的数据和试验情况；该方法应用于上述的沉井下沉水动力响应精细模拟试验装置中。

主权项：1.沉井下沉水动力响应精细模拟试验装置，其特征在于，该装置包括：动力环境模拟系统，用于模拟风、浪、流的对沉井的单独作用模拟与联合作用的模拟；沉井模型，用于模拟嵌入式钢沉井；锚泊缆系模型，用于将沉井模型安装在动力环境模拟系统内；试验辅助支架机构，用于辅助该试验装置安装检测设备；物理参量测量系统，用于监测和采集试验装置的数据和试验情况；其中，沉井模型包括：主体壁板、模型壁板、模型壁面、沉井模型壁板间水平肋条、沉井模型壁板间竖向肋条和连通孔；主体壁板、模型壁板、模型壁面、沉井模型壁板间水平肋条、沉井模型壁板间竖向肋条之间相互固定连接；沉井模型顶部和侧面设置均有系缆平台；沉井模型外壁面设置有铅垂刻度线及水平环线；其中，通过往沉井模型的壁板间形成的中空壁舱加注高浓度盐水，实现沉井不同沉放深度下的配重，解决因模型与原型壁面厚度不严格满足几何相似所带来的在相似注水高度下重量及质量分布不相似的问题；加注盐水的浓度通过沉井模型内外的壁面总厚与壁板厚度的比值计算得出，计算过程为： dm,void＝dm,board-2dm,w3D4dm,board＝λdp,board5 以上等式中，L、W、H、D分别代表沉井的长度尺寸、宽度尺寸、高度尺寸及壁板厚度尺寸单位均为m，而下标m、p分别用于区分模型值与原型值；λ为几何比尺无量纲；mp,Area为沉井原型某一位置一定面积的壁面总质量单位：kg；Ap为沉井原型相应位置上的壁面面积单位：m2；ρm,Area为模型的壁面密度单位：kgm2；ρp,Area为原型的壁面密度单位：kgm2；dm,w3D为模型壁面厚度单位：m；ρ3D为3D打印模型时所用材料的密度单位：kgm3；dm,void为模型壁板除去壁厚后的中空厚度单位：m；dm,board为模型壁板厚度单位：m；dp,board为原型壁板厚度单位：m；ρm,S为模型中用于加注的盐水的密度单位：kgm3；dp,wCaisson为沉井原型壁面厚度；dm,wCaisson为采用沉井原型壁面同类材料通常为钢铁制作模型壁面所对应的壁面厚度单位：m；ρp,Caisson为沉井原型壁面制作材料的密度单位：kgm3；为ρ0淡水的密度单位：kgm3；ρm,S为配重用盐水的密度单位：kgm3；S为配重用盐水的盐度单位：‰。

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