Устройство для испытания гидротехнического сооружения на волновое воздействие Советский патент 1985 года по МПК E02B1/02 G01M10/00 

Изобретение относится к гидротех нике и может быть использовано для испытания гидротехнических сооруже ний на волновое воздействие. Цель изобретения - повьшение точ нести результатов испытания путем приближения волнового воздействия на фрагмент-сооружения к натурному. испь1танию откоснрго сооружения и . грунтового основания подводного сооружения. , На фиг. 1 изображено устройство при испытанйи от уэоного сооружения, продольный разрез; на фиг. z разрез на фиг. I; на фиг. 3 - уст- ройство при испытании грунтового основания подводного сооружения, продольный разрез ; на фиг. 4 выполнение устройства при испытании вертикального сооружения с обратной засыпкой, имеющей грунтовые воды, поперечньш разрез; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4. Устройство для испытания гидротехнического сооружения на волновое воздействие содержит герметичную емкость 1 с жидкостью и расположенный в ней фрагмент 2 сооружения. Фрагментом 2 может быть участок вер них слоев откосов сооружения с поло гим откосомf фиг. I и 2 ), грунтовое основание подводного сооружения 3, давление от которого на грунт основания передается через верхнюю гран емкости 1, изготовленную из эластич ного материала, завеса из рулонного материала на участке шва между дву мя шпунтами 4 и 5 в условиях давлен на нее грунтовой засыпки 6. К емкос ти 1 подсоединен вертикальный конце вой патрубок 7. При испытании основания подводного сооружения 3 патрубок 7 снабжен ресивером 8, аналогичным ресивером 9 снабжен патрубок 10, расположенный на входе в ем кость 1 со стороны, противоположной патрубку 7 (фиг. 3, 4). Ресиверы. 8 и 9 соединены между собой в ве них частях воздушным трубопроводом II и с компрессором 12. Движение жидкости в установке, возбуждающее волновые скорости и волновое давление, генерируется пульсатором 13, рабочий орган которого на фиг, 1 и 4 представлен реверсивным гребным винтом 14, а на фиг. 3 - плунжером 15, приводимым в движение гидроцилиндром 16. 972 Устройства, воспроизводящие не связанные с волной вертикальные эксплуатационные нагрузки, передаваемые на фрагмент вертикального сооружения через грунтовую засыпку 6, предствалены на фиг. 3 и 4 пригрузочно-нажимными устройствами 17, а приспособление, создаю щее заданное давление на фрагмент грунтовых вод - бачком 18, к которому подводится и отводится вода и который перемещается по штанге 19. Устройство работает следующим образом. Пульсатор 13 при своей работе генерирует знакопеременные движения жидкости с заданным и равным натуре периодом волны. Количество выталкиваемой пульсатором I3 за полупериод жидкости регулируют углом поворота лопастей гребного реверсивного винта 14 (на фиг. 1 и 4) или величиной хода плунжера 15, осуществляемого гидроцнлиндром 16 (на фиг. 3). Необходимую при испытании фрагмента 2 откосного сооружения (фнг.1 и 2) величину волновой скорости при установленном объеме выталкиваемой пульсатором 13 жидкости задают размером площади проходного сечения etf кости . Располагая емкость 1 и находящийся в ней фрагмент 2 откосного сооружения под любым углом к гори- 90НТУ, в том числе и с крутизной, равной фактической крутизне откосного сооружения, получают равное с натурой дополнительно воздействующее на испытываемый фрагмент 2 сдвигающее усилие, обусловленное составляющей (вдоль откоса) силой тяжести. Все это приближает условия испытания к реальным. Получение многократно повторяю щихся знакопеременных высоких значений волновых скоростей на небольшом участке, занятом фрагментом 2 соо- . ружения, возможно лишь при наличии дополнительной емкости в виде концевого патрубка 7, куда после прохождения фрагмента 2 сооружения собирается и там теряет свою кинетическую энергию поток жидкости, которого выталкивается пульсатором 13 в те-. чение полупериода волны, когда этот поток вскатьшается на откос, а затем в последующий полупериод питает откатывающийся с откоса поток. Таким образом, концевой патрубок 7 способствует получению натурной величины волновых скоростей, что приближает условия испытания к реальным, и позволяет вместо большой протяженности откоса, равной длине вскатьтания вол ны, ограничиться малым его участком что обеспечивает значительное сокращение производственной площади, тем более, что устройство исключает необходимость постройки специальных б сейнов или лотков, длина которых для получения в них правильных волн определяется десятками метров. При испытании фрагмента гр нтово- го основания подводного сооружения на волновое давление, необходимое, например, для определения дополнительной нагрузки на фундамент сооружения 3, возбуждаемой проходом волн {фиг, 3), выполняют следующую последовательность операций испытания: ем кость 1 и находящийся в ней фрагмент 2 грунтового основания подводного сооружения 3, а также ресиверы 8 и 9, расположенные на патруб ках 7 и10, заполняют до произвольного уровня жидкостью, при этом воздушное пространство обоих ресиверов 8 и 9 соединяют путем открытия вентилей на трубопроводе 11. Далее компрессором 12 в ресиверах 8 и 9 создают давление, обеспечивающее величину гидростатического давления на уровне основания сооружения 3 в натурных условиях, но перед этим с использованием пригрузочно-нажимных устройств 17 создают давление на фрагмент 2 грунтового основания, ра ное тактовому в натуре. Это давление от сооружения 3 передается на фрагмент 2 грунтового основания через эластичную верхнюю грань 4 емкости 1. После этого ресиверы В и 9 разъединяют, в работу пускают пульсатор 13 с периодом, равным натурной волне, Объем жидкости при этом выбирают таким, чтобы он в зависимости от воздушного объема ресивера 9, размещенного на патрубке 10, определял заданный размах волнового давления. В результате проведения изложенных выше операций фрагмент 2 грунто «ого основания подводного сооружения 3 при испытании оказьюается под волновой знакопеременной нагрузкой, гидростатическим давлением и давле- 74 нием от сооружения 3, причем все они в натуральную величину, что и гарантирует приближениеусловий испытания к реальным. Для воспроизведения при испытании вертикального сооружения (фиг. 4 и 5) пepeдaвae adx череэ грунтовую засыпку 6 вертикальной эксплуатационной нагрузки и давления грунтовых вод грунт засыпки б перед пуском пульсатора 13 нагружают пригрузочно-нажимным устройством 17 на величину, равную натурному значению эксплуатационной нагрузки. Скользящий по штанге бачок 18 с постоянным уровнем жидкости за счет непрерывного перелива ее через внутреннюю стенку бачка 18 закрепляют на высоте, обеспечивающей заданную отметку, а следовательно, и заданное давление на испытываеьолй фрагмент 2 грунтовых вод. После этого пускается пульсатор 13, в результате чего вдоль исследуемого фрагмента 2 вертикального сооружения происходит возвратно-поступательное движение масс жидкости, характерное для взаимодействия волны и вертикального сооружения. Если фрагмент 2-испытьшаемого вертикального сооружения расположен в районе свободной поверхности жидкости, где взаимодействие вертикального сооружения с волной реализуется колебанием этой свободной поверхности, то концевой патрубок 7 в этом случае изго- тавливают в виде прямого продолжения вертикально расположенной емкости 1 и с тем же самым проходным сечением. Это сечение при выбранном объеме жидкости, подаваемой за полупериод пульсатором 13, назначшот таким, чтобы размах кс(лебания уровня был равен натурному. Таким образом, одновременное воздействие на фрагмент 2 вертикального сооружения волнового воздействия в натуральную величину и натурных нагрузок, не связанных с волной, а именно передаваемых через грунтовую засыпку 6 вертикальных экспдуата- ционных нагрузок и давления грунтовых вод полностью приближает испьгтания к реальным условия работы вертикального сооружения. - . Р

1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ НА ВОЛНОВОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ, включающее емкость с жидкостью, фрагмент со- оружения, расположенный в ней, и пульсатор волн, соединенный патрубком с одной стороной емкости, о т- личающееся тем, что, с целью повьшения точности результатов испытания путем приближения волнового воздействия на фрагмент сооружения к натурному, уменьшения энергетических затрат и габаритов, . оно снабжено вертикальным концевым патрубком, подсоединенным к evf кости со стороны, противоположной патрубку пульсатора, а емкость выполнена герметичной, 2.Устройство по п.I, отличающееся тем, что, с целью испытания откосного сооружения, емкость установлена под углом к го- ризонту, 3.Устройство п&п, 1, отличающееся тем, что, с целью испытания грунтового основания подводного сооружения,-оно снабжено (Л двумя ресиверами, установленными на патрубках емкости и соединенными меж- : ду собой в верхних частях воздушным трубопроводом, компрессором, со- единенным с воздушным трубопроводом, и пригрузочно-нажимным устройством, расположенным на верхней грани емto кости, причем верхняя грань емкости выполнена из зластичного материала. со QD

ЙИЙ

П

«1

ч

4«V

fcp

i

у

«Ь5