JTS-T-231-7-2013港口工程離心模型試驗技術(shù)規(guī)程

2013-11-25發(fā)布2014-01-01實施中華人民共和國交通運輸部發(fā)布中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)施行日期：2014年1月1日2013年第75號特此公告2013年11月25日制定說明本規(guī)程是在總結(jié)了近年來我國港口工程應(yīng)用離心模型試驗技術(shù)的成功經(jīng)驗基礎(chǔ)上，國港口工程建設(shè)發(fā)展需要制定而成。主要包括試驗儀器設(shè)備、本規(guī)程的主編單位為南京水利科學(xué)研究院，參編單位為中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計我國自1983年進(jìn)行深圳五灣碼頭坍塌原因離心模型試廣泛的應(yīng)用前景。為推動我國港口工程模擬試驗技術(shù)發(fā)展，統(tǒng)單位制定《港口工程離心模型試驗技術(shù)規(guī)程》1總則 4.1主機與控制方式 4.2附屬試驗設(shè)備 5.2模型比尺 5.4荷載模擬 6.1一般規(guī)定 6.4量測 7試驗成果與分析 附錄B本規(guī)程用詞用語說明 1.0.2本規(guī)程適用于港口工程離心模型試驗，通航建筑物和船廠水工建筑物的離心模22.1.1模型率ScalcFactor2.1.2模型比尺M(jìn)odclScalc2.1.3相似比SimilarityRatio2.1.4離心加速度CcntrifugeAccclerati2.1.6有效半徑EffectivcRadius轉(zhuǎn)軸軸心至模型底面以上2/3處的距離。2.1.7有效加速度Effcctivc2.1.8模型箱Containcr(Box)用于盛放模型和安裝儀器的箱體2.1.9模型吊籃SwingBaskct2.1.10有效荷重EffcctivcLoad2.1.12模型荷重ModclMass模型材料的總質(zhì)量。2.1.14離心機容量CentrifugcCapacity 32.2.6p.——土體密度soilparticledensity2.2.7p——液體密度liquiddcnsity2.2.9m——質(zhì)量mass43基本規(guī)定物理量的相似比如表3.2.1-2所示gA21LsLLPML-1P121m111111E1Cθ1 3基本規(guī)定5時間T1kN11η111111雷諾數(shù)(Reynold)A帕克萊數(shù)(Peclel)NRN韋伯?dāng)?shù)(Weber)N弗勞德數(shù)(Fronde)N熱交換瑞利數(shù)(Rayleigh)13.2.2模型尺寸的選擇應(yīng)以能夠模擬研究對象的主要結(jié)構(gòu)為原則。結(jié)構(gòu)尺寸與土體平均粒徑之比小于28時，應(yīng)考慮粒徑尺寸效應(yīng)產(chǎn)生的試驗誤差；材料的斷裂力學(xué)性能模擬可選I/N2,以波浪、地震等動力學(xué)問題為主的模型時間比尺可選1/N,以蠕變?yōu)橹鞯哪Ｐ蜁r間比尺可選16為導(dǎo)出量綱3.3試驗研究大綱綱目 7差應(yīng)小于1%4.2.3附屬試驗設(shè)備首次使用時，應(yīng)在不低于1.2倍的設(shè)計加速度下進(jìn)行運行安全84.3.8孔隙水壓力測量應(yīng)采用微型的孔隙水壓力傳感器。傳感器尺寸不宜大于φ5×10mm,測量精度宜為±0.1%F.S。95.1.2模型設(shè)計應(yīng)根據(jù)模型試驗的目的和要求進(jìn)行。量必要因素的簡單模型進(jìn)行有針對性的初步試驗5.2.1模型率應(yīng)根據(jù)模型尺寸和原型構(gòu)筑物的尺寸，按式(5.25.2.2原型尺寸的確定，應(yīng)考慮原型問題所涉作荷載或極限荷載傳遞到的土層。對于破壞性的模型試驗，應(yīng)允許破壞區(qū)域不受任何約5.2.3模型比尺應(yīng)根據(jù)原型大小、試驗設(shè)備條件等綜合因素確定。在中型土工離心機上，模型率宜選擇在150以內(nèi)；在大型土工離心機上，5.2.5試驗采用的有效加速度不宜小于10g模型高度與離心機有效半徑之比不宜超5.3.2試驗前應(yīng)開展土工室內(nèi)常規(guī)試驗和驗證性試驗。σm=Pmamhm=(p,)·(N·g)·(h 5模型設(shè)計fm=N·fNm=NPm=P/N2Pm=P/N26.2.5地基土層的制備應(yīng)按第5.3.4條~第5.3.7條執(zhí)行。6.2.7模型尺寸的相對誤差不應(yīng)大于2%。6.3.1集中荷載應(yīng)選好作用點并控制其方向 置圖6.4.6.3微型孔隙水壓力傳感器應(yīng)遵循先飽和排氣，再在預(yù)成孔的模型中埋設(shè)的土體的緊密貼合 心機。離心機運轉(zhuǎn)期間，應(yīng)對主要系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行巡查。非操作人員不得觸動任何控制按鈕7.0.6試驗報告的編寫格式應(yīng)符合委托單位或試驗單位的要求，符合相關(guān)成果審查附錄A離心模型試驗數(shù)據(jù)記錄表表A.0.1量測時刻到達(dá)時刻改變時刻視頻觀測項目名稱 模型編號設(shè)計加速度 量測時刻加速度場a=N·g到達(dá)時刻改變時刻視頻觀測項目名稱 模型編號設(shè)計加速度 附錄A離心模型試驗數(shù)據(jù)記錄表量測時刻到達(dá)時刻改變時刻視頻觀測項目名稱 模型編號設(shè)計加速度 量測時刻加速度場a=N·g到達(dá)時刻改變時刻視頻觀測項目名稱 模型編號設(shè)計加速度 附錄B本規(guī)程用詞用語說明B.0.1為便于在執(zhí)行本規(guī)程條文時區(qū)別對待，對要求嚴(yán)格程度的用詞用語說明如下：(1)表示很嚴(yán)格，非這樣做不可的：(2)表示嚴(yán)格，在正常情況下均應(yīng)這樣做的：反面詞采用“不應(yīng)”或“不得”(3)對表示允許稍有選擇，在條件允許時首先應(yīng)這樣做的：B.0.2條文中指定應(yīng)按其他有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范執(zhí)行時，寫法為“應(yīng)符合……的有關(guān)規(guī)定”或 3基本規(guī)定 4試驗儀器設(shè)備 4.1主機與控制方式 4.2附屬試驗設(shè)備 4.3測量系統(tǒng) 5.3模型材料 5.4荷載模擬 (42) 條文說明;p,—孔隙流體的密度(kg/m3);條文說明Pm=NpNc=NA=N,=1N?N=13.采用公式(3-2)推導(dǎo)滲流固結(jié)的時間比尺①應(yīng)用Biot方程推導(dǎo)滲透固結(jié)時間比尺將公式(3-2)分別代入方程(3-4)得到滲流連續(xù)方程表達(dá)形式如下：Nk=N,=1N,=1,N=1/N式中c,是固結(jié)系數(shù)。N,=1/N2N=1N,=N,N=N2376514.3.2離心模型試驗技術(shù)對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求甚高，該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集、濾波、條文說明Windows平臺下的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計思路，見圖4-2。本系統(tǒng)不同于通常的采集系于局域網(wǎng)技術(shù)的無線傳輸方式，從而解決滑環(huán)接觸電阻變化對信號的電進(jìn)行隔離開始參數(shù)設(shè)定通道參數(shù)連續(xù)掃描通道命令存儲顯示數(shù)據(jù)問隔條文說明港口工程離心模型試驗技術(shù)規(guī)程(JTS/T試驗帶來的誤差，這樣可有效提高模型試驗的精度，并減少在模型范圍內(nèi)豎向加速度的差別土常用高嶺土來模擬，這是因為高嶺土的物理力學(xué)特性已經(jīng)被廣泛研究。另外為達(dá)到一5.3.3土工離心模型不外乎由模型地基土層和其中的模型結(jié)構(gòu)物構(gòu)成，模型地基土層的制作模擬直接影響模型試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，是試驗的關(guān)鍵所在，選用合適模型地基制備材料、采取恰當(dāng)制備技術(shù)和控制好關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)極其重要。按照土工離心模型相似模型所表現(xiàn)出的性狀才能完全代表原型。由于土的物理力學(xué)性質(zhì)的復(fù)雜性，要滿足模型但針對不同的研究對象，可以實現(xiàn)模型與原型的關(guān)鍵地基土層的主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)地基土層的抗剪強度是關(guān)鍵性的控制指標(biāo)，在模型制作時，必須認(rèn)真控制地基土層的強性質(zhì)指標(biāo)與原型土層對應(yīng)的指標(biāo)一致或接近這一最基本的相似要求，應(yīng)根據(jù)不同類型的原型現(xiàn)場獲取擾動土，可采用排水固結(jié)法重塑制備模型土樣。排水固結(jié)法重塑制備心機固結(jié)和地面預(yù)壓固結(jié)兩種方法排水。離心機固結(jié)即是在高速旋轉(zhuǎn)的離心機所提供的超重力場中進(jìn)行，直接在模型箱中形成地基土層。地面預(yù)壓固結(jié)即是根據(jù)土層的初始受時模型地基土層在透水壓載層產(chǎn)生的預(yù)壓載荷作用下繼續(xù)排水固結(jié)，可較快地達(dá)到所要條文說明5.3.5分層擊實一般采取下列做法：(2)分層擊實的土層厚度不宜大于50m土層上刻劃棱形交差紋，然后再進(jìn)行下一層的擊實，紋深宜為3～5mm,紋距不宜大(4)試驗前應(yīng)對制成的模型土層進(jìn)行必要的力學(xué)試驗，分析比較配制土樣與原狀土5.3.6對于原型均勻砂土地基土層如中粗砂和粉細(xì)砂土層，一般都是取原型風(fēng)干砂土程度很高的先進(jìn)的撒砂設(shè)備，也可以是手工操作的單孔漏斗或多孔漏斗。采用這種方法5.3.7采用縮制方法是為了避免粒徑效應(yīng)，盡量減少縮制所造成的模型土料與原型土料在力學(xué)性質(zhì)上的差異。保持模型料中細(xì)粒組所占的比例不變，可有助于保持其力學(xué)性質(zhì)需要調(diào)整其截面形狀。如在研究新型板樁結(jié)構(gòu)碼頭的工作機理時，需要通過應(yīng)變測量來研究鋼錨桿的受力情況。鋼錨桿是一種軸向拉伸結(jié)構(gòu)物，模型錨桿若采用與原型錨桿相在采用替代材料所作的截面調(diào)整時，還必須注意原型構(gòu)件側(cè)5.3.10結(jié)構(gòu)物模型構(gòu)件截面設(shè)計方法介紹如下：原型材料的彈性模量為E,,模型替代材料E,原型抗壓構(gòu)件截面積為A、長為L,在和原型矩形截面梁的截面慣性矩分別為和,這里b和h為矩形截面的條文說明條文說明轉(zhuǎn)過程中超重力場狀態(tài)下的動態(tài)變位測試，在國內(nèi)首次進(jìn)行