本發(fā)明涉及海工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種海工振動(dòng)臺(tái)裝置。

背景技術(shù)：
隨著我國發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)、開發(fā)海洋資源、保障海上安全需求的增加，需要解決復(fù)雜的海洋環(huán)境中海工結(jié)構(gòu)安全中所蘊(yùn)含的技術(shù)問題，現(xiàn)有用于船舶和港口工程的海工設(shè)備無法同時(shí)再現(xiàn)海床土層、波浪、海流和海底地震過程，不能用于模擬極端波浪、海流載荷和海底強(qiáng)震作用下典型海工結(jié)構(gòu)與海床土層的多場耦合作用。因此，現(xiàn)有的海工設(shè)備存在改進(jìn)的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種海工振動(dòng)臺(tái)裝置，該海工振動(dòng)臺(tái)裝置能夠同時(shí)再現(xiàn)海流、海浪和強(qiáng)震過程，實(shí)現(xiàn)海洋流體、海底強(qiáng)震、海工結(jié)構(gòu)和海床土層之間的動(dòng)力相互作用，再現(xiàn)波浪、海流、海底地震過程，實(shí)現(xiàn)極端波浪、海流載荷和海底強(qiáng)震作用下典型海工結(jié)構(gòu)與海床土層的多場耦合作用，通過高精度流場、土體響應(yīng)和結(jié)構(gòu)響應(yīng)測試研究揭示海工結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的物理機(jī)制，可為海洋工程地質(zhì)勘探設(shè)計(jì)與海洋施工技術(shù)突破提供大尺度的試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海工振動(dòng)臺(tái)裝置，包括：振動(dòng)臺(tái)，作動(dòng)器，模型土槽和波浪池，所述作動(dòng)器與所述振動(dòng)臺(tái)相連，用于驅(qū)動(dòng)所述振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)及控制所述振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)過程；所述模型土槽設(shè)在所述振動(dòng)臺(tái)上，所述模型土槽內(nèi)具有海床土層；所述波浪池用于在其內(nèi)造波和造流，所述波浪池的底壁設(shè)有開口，所述模型土槽的頂端在所述開口處與所述波浪池的底壁密封地相連，以便所述波浪池通過所述開口與所述模型土槽連通。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海工振動(dòng)臺(tái)裝置，能夠同時(shí)再現(xiàn)海流、海浪和強(qiáng)震過程，實(shí)現(xiàn)海洋流體、海底強(qiáng)震、海工結(jié)構(gòu)和海床土層之間的動(dòng)力相互作用，再現(xiàn)波浪、海流、海底地震過程，實(shí)現(xiàn)極端波浪、海流載荷和海底強(qiáng)震作用下典型海工結(jié)構(gòu)與海床土層的多場耦合作用，通過高精度流場、土體響應(yīng)和結(jié)構(gòu)響應(yīng)測試研究揭示海工結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的物理機(jī)制，可為海洋工程地質(zhì)勘探設(shè)計(jì)與海洋施工技術(shù)突破提供大尺度的試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)。另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的海工振動(dòng)臺(tái)裝置還可以具有如下附加的技術(shù)特征：具體地，所述作動(dòng)器包括用于驅(qū)動(dòng)及控制所述振動(dòng)臺(tái)在水平方向上振動(dòng)的水平向作動(dòng)器和用于驅(qū)動(dòng)及控制所述振動(dòng)臺(tái)在豎直方向上振動(dòng)的豎直向作動(dòng)器。從而可實(shí)現(xiàn)振動(dòng)臺(tái)的多自由度振動(dòng)，保證模擬的海洋強(qiáng)震過程的真實(shí)性。進(jìn)一步地，作動(dòng)器還包括基礎(chǔ)座，所述基礎(chǔ)座的中部具有凹槽，所述水平向作動(dòng)器設(shè)在所述凹槽內(nèi)且與所述振動(dòng)臺(tái)的側(cè)面相連，所述豎直向作動(dòng)器設(shè)在所述凹槽內(nèi)且與所述振動(dòng)臺(tái)的底面相連，所述波浪池支撐在所述基礎(chǔ)座上。從而不僅可提高海工振動(dòng)臺(tái)裝置的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和安全性，且可對水平向振動(dòng)器和豎向向作動(dòng)器起到保護(hù)作用。優(yōu)選地，所述模型土槽與波浪池的底壁通過柔性密封相連。從而既能保證密封性，又便于模型土槽和波浪池之間的密封連接。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。附圖說明本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海工振動(dòng)臺(tái)裝置的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海工振動(dòng)臺(tái)裝置的局部剖切透視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海工振動(dòng)臺(tái)裝置的剖視示意圖。附圖標(biāo)記：海工振動(dòng)臺(tái)裝置100、振動(dòng)臺(tái)1、作動(dòng)器2、水平向作動(dòng)器20、豎直向作動(dòng)器21、基礎(chǔ)座22、凹槽220、模型土槽3、波浪池4、海床土層5、海工結(jié)構(gòu)6具體實(shí)施方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。下面參考圖1-圖3描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種海工振動(dòng)臺(tái)裝置100，該海工振動(dòng)臺(tái)裝置100可用于模擬海洋波浪、海流和海底強(qiáng)震過程。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海工振動(dòng)臺(tái)裝置100，如圖1-圖3所示，包括：振動(dòng)臺(tái)1、作動(dòng)器2、模型土槽3和波浪池4，其中，作動(dòng)器2和振動(dòng)臺(tái)1相連用于驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臺(tái)1振動(dòng)及控制振動(dòng)臺(tái)1的振動(dòng)過程，從而可通過驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臺(tái)1振動(dòng)以用于模擬地震過程。值得說明的是，作動(dòng)器2的工作原理和結(jié)構(gòu)等已為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，這里就不詳細(xì)描述。模型土槽3設(shè)在振動(dòng)臺(tái)1上，模型土槽3內(nèi)具有海床土層5，其中可在海床土層5上設(shè)置海工結(jié)構(gòu)6。波浪池4用于在波浪池4內(nèi)造波和造流，波浪池4的底壁設(shè)有開口，模型土槽3的頂端在開口處與波浪池4的底壁密封地相連，以便波浪池4通過開口與模型土槽3連通。優(yōu)選地，模型土槽3與波浪池4的底壁通過柔性密封相連，從而既能保證密封性，又便于模型土槽3和波浪池4之間的密封連接。具體地，波浪池4與供水裝置相連以向波浪池4內(nèi)注入水，此時(shí)模型土槽3內(nèi)的海床土層5位于水下以用于模擬海洋環(huán)境，波浪池4還與造流機(jī)和造波機(jī)相連，更具體地，造流機(jī)和造波機(jī)可設(shè)在波浪池4內(nèi)，可選地，造流機(jī)可為推板式造流機(jī)，造波機(jī)可為推板式造波機(jī)，當(dāng)啟動(dòng)造流機(jī)時(shí)，造流機(jī)可在波浪池4內(nèi)造流以模擬海流過程，當(dāng)啟動(dòng)造波機(jī)時(shí)，造波機(jī)可在波浪池4內(nèi)造波以模擬海洋波浪過程，此時(shí)當(dāng)同時(shí)啟動(dòng)造波機(jī)和造流機(jī)時(shí)，即可在波浪池4內(nèi)同時(shí)模擬海流過程和海洋波浪過程。在本發(fā)明的示例中，如圖1-圖3所示，波浪池4形成為長方體形狀或正方體形狀，其中，波浪池4的尺寸應(yīng)足夠大以消除邊界效應(yīng)，從而保證可精準(zhǔn)地再現(xiàn)海流過程和海洋波浪過程。海工振動(dòng)臺(tái)裝置100工作時(shí)，啟動(dòng)造流機(jī)和造波機(jī)，以在波浪池4中形成二維海流和二維海洋波浪，即在波浪池4內(nèi)模擬海洋流體過程，且同時(shí)啟動(dòng)作動(dòng)器2，以模擬水下強(qiáng)震過程即可模擬海洋強(qiáng)震過程，從而本發(fā)明的海工振動(dòng)臺(tái)裝置100可在模型土槽3中實(shí)現(xiàn)海洋波浪、海流、海洋強(qiáng)震、海工結(jié)構(gòu)6、海床土層5的動(dòng)力相互作用。其中，值得說明的是，本發(fā)明的海工振動(dòng)臺(tái)裝置100還包括測試系統(tǒng)等以對模擬的海洋流體、海底強(qiáng)震、海工結(jié)構(gòu)6和海床土層5之間的動(dòng)力相互作用的結(jié)果進(jìn)行測試。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海工振動(dòng)臺(tái)裝置100，能夠同時(shí)再現(xiàn)海流、海浪和強(qiáng)震過程，實(shí)現(xiàn)海洋流體、海底強(qiáng)震、海工結(jié)構(gòu)和海床土層之間的動(dòng)力相互作用，再現(xiàn)波浪、海流、海底地震過程，實(shí)現(xiàn)極端波浪、海流載荷和海底強(qiáng)震作用下典型海工結(jié)構(gòu)與海床土層的多場耦合作用，通過高精度流場、土體響應(yīng)和結(jié)構(gòu)響應(yīng)測試研究揭示海工結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的物理機(jī)制，可為海洋工程地質(zhì)勘探設(shè)計(jì)與海洋施工技術(shù)突破提供大尺度的試驗(yàn)驗(yàn)證平臺(tái)。具體地，如圖2所示，作動(dòng)器2包括用于驅(qū)動(dòng)及控制振動(dòng)臺(tái)1在水平方向上振動(dòng)的水平向作動(dòng)器20和用于驅(qū)動(dòng)及控制振動(dòng)臺(tái)1在豎直方向上振動(dòng)的豎直向作動(dòng)器21，從而可實(shí)現(xiàn)振動(dòng)臺(tái)1的多自由度振動(dòng)，保證模擬的海洋強(qiáng)震過程的真實(shí)性。其中，水平向作動(dòng)器20和豎直向作動(dòng)器21的工作原理等已為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，這里就不詳細(xì)描述。進(jìn)一步地，如圖1和圖2所示，作動(dòng)器2還包括基礎(chǔ)座22，基礎(chǔ)座22的中部具有凹槽220，水平向作動(dòng)器20設(shè)在凹槽220內(nèi)且與振動(dòng)臺(tái)1的側(cè)面相連，豎直向作動(dòng)器21設(shè)在凹槽220內(nèi)且與振動(dòng)臺(tái)1的底面相連，波浪池4支撐在基礎(chǔ)座22上，從而不僅可提高海工振動(dòng)臺(tái)裝置100的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和安全性，且可對水平向作動(dòng)器20和豎直向作動(dòng)器21起到保護(hù)作用。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的海工振動(dòng)臺(tái)裝置100主要用于模擬海洋環(huán)境下各海工結(jié)構(gòu)與海床系統(tǒng)的多相、多尺度、多過程物理力學(xué)行為和動(dòng)力相互作用，主要瞄準(zhǔn)三大類迫切需要解決的重大海洋工程科學(xué)問題：1）海洋流體和海洋強(qiáng)震-海工結(jié)構(gòu)-海床土層的共同工作問題。2）海洋自然災(zāi)害及工程風(fēng)險(xiǎn)問題。3）海底勘探方法驗(yàn)證和巖土工程評價(jià)問題。旨在研究和解決三大類重大海洋工程關(guān)鍵技術(shù)問題：1）海洋環(huán)境下流體和強(qiáng)震-海工結(jié)構(gòu)-海床土層三者之間的共同工作原理及安全調(diào)控技術(shù)。2）海洋自然災(zāi)害及工程風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)。3）大型海工結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案比選和優(yōu)化，為海洋能源開發(fā)技術(shù)以及各種海洋工程施工與運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新與突破提供一個(gè)高水平的物理模擬平臺(tái)。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。