JTS-T-231-7-2013港口工程离心模型试验技术规程

2013-11-25发布2014-01-01实施中华人民共和国交通运输部发布中华人民共和国行业标准施行日期：2014年1月1日2013年第75号特此公告2013年11月25日制定说明本规程是在总结了近年来我国港口工程应用离心模型试验技术的成功经验基础上，国港口工程建设发展需要制定而成。主要包括试验仪器设备、本规程的主编单位为南京水利科学研究院，参编单位为中交第一航务工程勘察设计我国自1983年进行深圳五湾码头坍塌原因离心模型试广泛的应用前景。为推动我国港口工程模拟试验技术发展，统单位制定《港口工程离心模型试验技术规程》1总则 4.1主机与控制方式 4.2附属试验设备 5.2模型比尺 5.4荷载模拟 6.1一般规定 6.4量测 7试验成果与分析 附录B本规程用词用语说明 1.0.2本规程适用于港口工程离心模型试验，通航建筑物和船厂水工建筑物的离心模22.1.1模型率ScalcFactor2.1.2模型比尺ModclScalc2.1.3相似比SimilarityRatio2.1.4离心加速度CcntrifugeAccclerati2.1.6有效半径EffectivcRadius转轴轴心至模型底面以上2/3处的距离。2.1.7有效加速度Effcctivc2.1.8模型箱Containcr(Box)用于盛放模型和安装仪器的箱体2.1.9模型吊篮SwingBaskct2.1.10有效荷重EffcctivcLoad2.1.12模型荷重ModclMass模型材料的总质量。2.1.14离心机容量CentrifugcCapacity 32.2.6p.——土体密度soilparticledensity2.2.7p——液体密度liquiddcnsity2.2.9m——质量mass43基本规定物理量的相似比如表3.2.1-2所示gA21LsLLPML-¹P121m111111E1Cθ1 3基本规定5时间T1kN11η111111雷诺数(Reynold)A帕克莱数(Peclel)NRN韦伯数(Weber)N弗劳德数(Fronde)N热交换瑞利数(Rayleigh)13.2.2模型尺寸的选择应以能够模拟研究对象的主要结构为原则。结构尺寸与土体平均粒径之比小于28时，应考虑粒径尺寸效应产生的试验误差；材料的断裂力学性能模拟可选I/N²,以波浪、地震等动力学问题为主的模型时间比尺可选1/N,以蠕变为主的模型时间比尺可选16为导出量纲3.3试验研究大纲纲目 7差应小于1%4.2.3附属试验设备首次使用时，应在不低于1.2倍的设计加速度下进行运行安全84.3.8孔隙水压力测量应采用微型的孔隙水压力传感器。传感器尺寸不宜大于φ5×10mm,测量精度宜为±0.1%F.S。95.1.2模型设计应根据模型试验的目的和要求进行。量必要因素的简单模型进行有针对性的初步试验5.2.1模型率应根据模型尺寸和原型构筑物的尺寸，按式(5.25.2.2原型尺寸的确定，应考虑原型问题所涉作荷载或极限荷载传递到的土层。对于破坏性的模型试验，应允许破坏区域不受任何约5.2.3模型比尺应根据原型大小、试验设备条件等综合因素确定。在中型土工离心机上，模型率宜选择在150以内；在大型土工离心机上，5.2.5试验采用的有效加速度不宜小于10g模型高度与离心机有效半径之比不宜超5.3.2试验前应开展土工室内常规试验和验证性试验。σm=Pmamhm=(p,)·(N·g)·(h 5模型设计fm=N·fNm=NPm=P/N²Pm=P/N²6.2.5地基土层的制备应按第5.3.4条~第5.3.7条执行。6.2.7模型尺寸的相对误差不应大于2%。6.3.1集中荷载应选好作用点并控制其方向 置图6.4.6.3微型孔隙水压力传感器应遵循先饱和排气，再在预成孔的模型中埋设的土体的紧密贴合 心机。离心机运转期间，应对主要系统设备进行巡查。非操作人员不得触动任何控制按钮7.0.6试验报告的编写格式应符合委托单位或试验单位的要求，符合相关成果审查附录A离心模型试验数据记录表表A.0.1量测时刻到达时刻改变时刻视频观测项目名称 模型编号设计加速度 量测时刻加速度场a=N·g到达时刻改变时刻视频观测项目名称 模型编号设计加速度 附录A离心模型试验数据记录表量测时刻到达时刻改变时刻视频观测项目名称 模型编号设计加速度 量测时刻加速度场a=N·g到达时刻改变时刻视频观测项目名称 模型编号设计加速度 附录B本规程用词用语说明B.0.1为便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度的用词用语说明如下：(1)表示很严格，非这样做不可的：(2)表示严格，在正常情况下均应这样做的：反面词采用“不应”或“不得”(3)对表示允许稍有选择，在条件允许时首先应这样做的：B.0.2条文中指定应按其他有关标准、规范执行时，写法为“应符合……的有关规定”或 3基本规定 4试验仪器设备 4.1主机与控制方式 4.2附属试验设备 4.3测量系统 5.3模型材料 5.4荷载模拟 (42) 条文说明;p,—孔隙流体的密度(kg/m³);条文说明Pm=NpNc=NA=N,=1N₁N=13.采用公式(3-2)推导渗流固结的时间比尺①应用Biot方程推导渗透固结时间比尺将公式(3-2)分别代入方程(3-4)得到渗流连续方程表达形式如下：Nk=N,=1N,=1,N=1/N式中c,是固结系数。N,=1/N²N=1N,=N,N=N2376514.3.2离心模型试验技术对数据采集系统的要求甚高，该系统主要由数据采集、滤波、条文说明Windows平台下的面向对象的程序设计思路，见图4-2。本系统不同于通常的采集系于局域网技术的无线传输方式，从而解决滑环接触电阻变化对信号的电进行隔离开始参数设定通道参数连续扫描通道命令存储显示数据问隔条文说明港口工程离心模型试验技术规程(JTS/T试验带来的误差，这样可有效提高模型试验的精度，并减少在模型范围内竖向加速度的差别土常用高岭土来模拟，这是因为高岭土的物理力学特性已经被广泛研究。另外为达到一5.3.3土工离心模型不外乎由模型地基土层和其中的模型结构物构成，模型地基土层的制作模拟直接影响模型试验结果的准确性，是试验的关键所在，选用合适模型地基制备材料、采取恰当制备技术和控制好关键的技术指标极其重要。按照土工离心模型相似模型所表现出的性状才能完全代表原型。由于土的物理力学性质的复杂性，要满足模型但针对不同的研究对象，可以实现模型与原型的关键地基土层的主要物理力学性质指标地基土层的抗剪强度是关键性的控制指标，在模型制作时，必须认真控制地基土层的强性质指标与原型土层对应的指标一致或接近这一最基本的相似要求，应根据不同类型的原型现场获取扰动土，可采用排水固结法重塑制备模型土样。排水固结法重塑制备心机固结和地面预压固结两种方法排水。离心机固结即是在高速旋转的离心机所提供的超重力场中进行，直接在模型箱中形成地基土层。地面预压固结即是根据土层的初始受时模型地基土层在透水压载层产生的预压载荷作用下继续排水固结，可较快地达到所要条文说明5.3.5分层击实一般采取下列做法：(2)分层击实的土层厚度不宜大于50m土层上刻划棱形交差纹，然后再进行下一层的击实，纹深宜为3～5mm,纹距不宜大(4)试验前应对制成的模型土层进行必要的力学试验，分析比较配制土样与原状土5.3.6对于原型均匀砂土地基土层如中粗砂和粉细砂土层，一般都是取原型风干砂土程度很高的先进的撒砂设备，也可以是手工操作的单孔漏斗或多孔漏斗。采用这种方法5.3.7采用缩制方法是为了避免粒径效应，尽量减少缩制所造成的模型土料与原型土料在力学性质上的差异。保持模型料中细粒组所占的比例不变，可有助于保持其力学性质需要调整其截面形状。如在研究新型板桩结构码头的工作机理时，需要通过应变测量来研究钢锚杆的受力情况。钢锚杆是一种轴向拉伸结构物，模型锚杆若采用与原型锚杆相在采用替代材料所作的截面调整时，还必须注意原型构件侧5.3.10结构物模型构件截面设计方法介绍如下：原型材料的弹性模量为E,,模型替代材料E,原型抗压构件截面积为A、长为L,在和原型矩形截面梁的截面惯性矩分别为和,这里b和h为矩形截面的条文说明条文说明转过程中超重力场状态下的动态变位测试，在国内首次进行