具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本实施例的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实施例的限制。

实施例一：

本实施例提供一种在役绷紧式系泊系统响应模拟的模型试验装置，包括：支撑架2，所述支撑架2上沿待试验系泊缆绳6受力方向顺序设置循环受力模拟装置、水箱7和定滑轮9；循环受力模拟装置，与待试验系泊缆绳6的一端连接，用于提供给待试验系泊缆绳6以循环荷载；水箱7，所述水箱7能够供待试验系泊缆绳6穿过，内部装有海水8用于模拟待试验系泊缆绳6所处的海洋水环境；定滑轮9，设置在支撑架2边缘，用于转换待试验系泊缆绳6方向；钢丝绳11，一端通过第一连接件10连接在所述待试验系泊缆绳6的末端，另一端通过第二连接件12连接在待试验锚板基础机构上；土槽19，所述土槽19中空，顶端开口，内部设置有环境模拟材料，所述土槽19的顶端低于所述定滑轮9的高度；待试验锚板基础结构13设置在所述环境模拟材料中；数据采集装置，包括用于测量待试验系泊缆绳6的伸长量的第一位移传感器15、用于测量锚位移变化的第二位移传感器16、用于测量待试验系泊缆绳6的第一拉力传感器 17、用于测量待试验锚板基础结构13承载力的第二拉力传感器18以及设置在所述土槽19中，用于测量土槽19内土压的土压传感器20。

实施原理：通过循环受力模拟装置提供给锚板和系泊缆绳6以循环加载，循环受力模拟装置带有控制装置3可以设定系缆的平均张力和张力幅值，系泊缆绳6从循环加载设备5的连接端牵引出发，穿过水箱7后，绕过定滑轮9转换方向后，与钢丝绳11连接。然后，将钢丝绳11和锚板基础结构13（法向承力锚）连接起来，锚板基础结构13（法向承力锚）已经安装在一定土深的土槽19环境中。因此可以通过埋置土的深度和土的重度，给予锚板基础结构13（法向承力锚）抵抗系泊缆绳6拔拽的拉力，从而使得锚板基础结构13（法向承力锚）具有抵抗拔出的力。通过这个试验测试装置，不仅可以探究系泊缆绳6的在海洋循环载荷下的张力和位移响应，而且可以探究锚板基础结构13（法向承力锚）与土体的动力响应。

实施例二：

本实施例提供一种在役绷紧式系泊系统响应模拟的模型试验装置，该装置包括4个方面的内容，即海洋土-法向承力锚-系泊缆绳-可以施加海洋波浪载荷构成的加载装置，如图2-3所示。

装置具体包括：设置在地面1上的支撑架2、设置在支撑架2上的控制装置3、传送带4和循环加载设备5以及用于模拟系缆所处的海洋水环境箱7、设置在支撑架2边缘用于转换系泊缆绳6方向的定滑轮9。

钢丝绳11一端通过第一连接件10连接在所述待试验系泊缆绳6的末端，另一端通过第二连接件12连接在待试验锚板基础机构上，待试验锚板基础机构预设在土槽19中，覆盖一定深度的海洋砂土14，以模拟锚板基础结构13（法向承力锚）与土体的动力响应。

试验装置总的方案：总体而言，通过循环受力模拟装置提供给锚板和系泊缆绳6以循环加载，循环受力模拟装置带有控制装置3可以设定系缆的平均张力和张力幅值，系泊缆绳6从循环加载设备5的连接端牵引出发，穿过水箱7后，与钢丝绳11连接。然后，钢丝绳11绕过定滑轮9转换方向后，将钢丝绳11和锚板基础结构13（法向承力锚）连接起来，注意锚板基础结构13（法向承力锚）已经安装在一定土深的土槽19环境中。因此可以通过埋置土的深度和土的重度，给予锚板基础结构13（法向承力锚）抵抗系泊缆绳6拔拽的拉力，从而使得锚板基础结构13（法向承力锚）具有抵抗拔出的力。通过这个试验测试装置，不仅可以探究系泊缆绳6的在海洋循环载荷下的张力和位移响应，而且可以探究锚板基础结构13（法向承力锚）与土体的动力响应。

系泊缆绳6上设有测量缆绳6拉力的第一拉力传感器 17，末端通过第一连接件10与钢丝绳11固定连接。

钢丝绳11一端通过第一连接件10连接在所述待试验系泊缆绳6的末端，另一端通过第二连接件12连接在待试验锚板基础机构上。其上设置有用于测量锚位移变化的第二位移传感器16和用于测量锚板可以承受承载力的第一拉力传感器 17。

循环受力模拟装置，与待试验系泊缆绳6的一端连接，用于提供给待试验系泊缆绳6以循环荷载；所述循环受力模拟装置包括控制装置3、通过传送带4与所述控制装置3传动连接的循环加载设备5；所述控制装置3用于设定待试验系泊缆绳6的平均张力和张力幅值，通过转轴以相应的频率与功率驱动所述传送带4；所述循环加载设备5包括与所述传送带4转动连接的圆盘51、与所述圆盘51边缘转动连接的导杆52和与所述导杆52可动连接的滑块53；所述滑块53设置在水平滑道54上，且与待试验系泊缆绳6一端固定连接；所述循环加载设备5通过转动圆盘51，带动待试验系泊缆绳6来回运动，从而提供给锚板基础结构13和待试验系泊缆绳6以循环荷载。

水箱7能够供待试验系泊缆绳6穿过，内部装有海水8用于模拟待试验系泊缆绳6所处的海洋水环境；系泊缆绳6设置在水箱7中的部分上设置有用于测量待试验系泊缆绳6的伸长量的第一位移传感器15。

土槽19，所述土槽19中空，顶端开口，内部设置有环境模拟材料，所述土槽19的顶端低于所述定滑轮9的高度；待试验锚板基础结构13设置在所述环境模拟材料中；所述土槽19下方设置有导轨和设置在导轨上的T型槽，所述土槽19能够在在导轨上来回滑动，滑动后通过导轨上的T型槽进行锁死固定位置，达到调整不同系缆试样长度的目的，即所采用的土槽19可以根据试验需要进行位置的调整，因此可以保证试验过程中系缆和锚构成的绷紧式系统可以完全模拟和仿真实际服役过程中的状态。所述土槽19为透明材料制成，是过程观测更直观清楚。土槽19内还设置有用于测量土槽19内土压的土压传感器20。环境模拟材料包括海洋砂土14。所述锚板基础结构13包括法向承力锚，所述法向承力锚安装在一定深度的土槽19中。

本实施例的具体工作方法为：

1、首先根据循环受力模拟装置（即控制装置3、传送带4、循环加载设备5）为系泊缆绳6提供循环加载；

2、通过循环受力模拟装置输出的循环载荷，可以将载荷通过系泊缆绳6传递到钢丝绳11，进而传递到锚板基础，给锚板施加上下往复的循环载荷，从而可以模拟实际海洋工程中正在运行的绷紧式系泊系统；

3、通过力传感器测量系泊缆绳6所承受的张力和测量锚板提供的抗拔承载力，通过拉线位移传感器测量系泊缆绳6标记段的伸长量以及锚板的总体位移变化量。

4、通过测量土压传感器20测量土体的变化情况。

5、此外，有机玻璃做的土槽19可以在导轨上来回滑动，滑动后通过导轨上的T型槽进行锁死，达到调整不同系缆试样长度的目的，即所采用的土槽19可以根据试验需要进行位置的调整，因此可以保证试验过程中系缆和锚构成的绷紧式系统可以完全模拟和仿真实际服役过程中的状态。

实施例三：

本实施例提供一种在役绷紧式系泊系统响应模拟的模型试验方法，基于实施例二所述的模型试验装置，包括以下步骤：

将待试验系泊缆绳6从循环受力模拟装置的连接端牵引出发，穿过水箱7后，绕过定滑轮9转换方向后，与钢丝绳11连接；

向水箱7中注入海水8，直至没过待试验系泊缆绳6，将锚板基础结构13安装在一定深度的土槽19中，并将钢丝绳11和待试验锚板基础结构13连接起来；

启动循环受力模拟装置，将载荷通过待试验系泊缆绳6传递到钢丝绳11，进而传递到待试验锚板基础结构13，向待试验锚板基础结构13施加上下往复的循环载荷，从而模拟正在运行的绷紧式系泊系统；

通过第一位移传感器15测量待试验系泊缆绳6的伸长量，通过第二位移传感器16测量锚位移变化，通过第一拉力传感器 17测量待试验系泊缆绳6所承受的张力、通过第二拉力传感器18测量待试验锚板基础结构13承载力以及通过土压传感器20测量土槽19内土压；

在导轨上来回滑动土槽19，滑动后通过导轨上的T型槽进行锁死，以达到模拟不同系缆试样长度的目的；

通过改变待试验锚板基础结构13的埋置的深度和环境模拟材料的重度，从而改变锚板基础结构13抵抗拔出的力。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，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触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。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，或仅仅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上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。