一种减摇型UHPC管-箱体组合漂浮结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种减摇型UHPC管

【技术实现步骤摘要】
一种减摇型UHPC管
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箱体组合漂浮结构


[0001]本技术涉及海洋工程设施
，具体涉及一种减摇型UHPC管
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箱体组合漂浮结构。

技术介绍

[0002]当前世界范围内相对成熟的漂浮结构，大多以钢结构为主，其中特种钢用量相当大，导致制造成本高，资源消耗大。由于钢材在海水中易腐蚀，因此表面防护成本大，结构维护费用高。目前的金属网箱等漂浮结构多是一体成型，在使用一段时间后需要整体拖回船坞进行维修，维护周期长，维护费用高，给渔业生产带来较大影响。
[0003]UHPC(超高性能混凝土)是一种具有超高强度，超高韧性和高耐久的先进水泥基材料，其物理力学性能优异，耐海洋腐蚀能力强。随着对超高性能混凝土(UHPC)材料研究和应用的不断深入，其作为海洋漂浮结构的优越性也逐渐凸显出来，目前已经有采用UHPC设计漂浮结构的专利。
[0004]中国专利CN210681081U公开了一种混凝土结构的水上漂浮装置，其壳体混凝土为UHPC混凝土，该漂浮装置虽然可以在局部破坏时，仍能保证漂浮，但是由于浮力的变化，容易导致平台的倾斜甚至倾覆。另外，海洋中的大风大浪，也常常导致海上漂浮结构的倾翻。
[0005]中国专利CN111846131A公开了一种装配式空心管
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箱体组合漂浮结构，包括空心管、UHPC箱体和UHPC套筒三种预制构件，通过插接、焊接、胶结而成，该组装过程可沿三维空间方向无限扩展，形成巨大的网架
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箱体组合漂浮结构体系，该结构在风平浪静的环境下具有良好的服役性能。但由于该专利未充分考虑和优化相关漂浮结构各部分的浮力分布和重量配置，所以该结构在海洋波浪环境下的稳定性尚存在不确定性。
[0006]漂浮结构稳定性设计中一般借助船舶静力学原理，主要考虑稳心和回复力矩。而本漂浮结构拟面向风浪流叠加的海洋环境，故要求其在动态环境条件下具有减摇能力的机制和相应的结构设置。

技术实现思路

[0007]本技术要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种减摇型UHPC管
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箱体组合漂浮结构及其建造方法，该结构由三层构件组成并通过高强高韧空心管连接，通过对结构浮力和重量的优化配置，使主要的托举应力集中于水面附近，且环绕结构的边沿，同时使其重心降至最低，由此即构成漂浮结构减摇体系，从而使结构具备漂浮、承载、减摇等功能。
[0008]本技术为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
[0009]一种减摇型UHPC管
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箱体组合漂浮结构，包括从上至下依次设置的上层结构、中层结构和底层结构，以及用于连接三层结构的空心管；所述上层结构包括一个由环形浮箱形成的外环和一个由下沉式上层圈梁形成的内环，所述环形浮箱与上层圈梁在预制过程中连接成一体；所述中层结构包括一个中层圈梁；所述底层结构包括一个底层圈梁和设置于所
述底层圈梁外圈的减摇鳍；所述空心管、环形浮箱、上层圈梁、中层圈梁、底层圈梁和减摇鳍均由UHPC材料制成；所述上层圈梁、中层圈梁和底层圈梁上间隔开设多个大小与方向相互对应的预留孔，供所述空心管穿插以连接三层圈梁；所述空心管与各层圈梁交接处的空心管内部填充高强混凝土混合料形成混凝土填充段，且在相邻两混凝土填充段之间填充轻质泡沫塑料隔开；为加强圈梁与空心管之间的连接，采用连接件穿过空心管、混凝土填充段和圈梁，并利用高强低收缩灌浆料密封。
[0010]上述方案中，所述环形浮箱的平面尺寸大于其下部各圈梁的平面尺寸，所述环形浮箱与空心管所提供的浮力大于整个漂浮结构的自重。
[0011]上述方案中，所述环形浮箱内部中空，且内部空腔通过隔板分隔成若干舱室；所述上层圈梁、中层圈梁和底层圈梁均为开孔实体结构，且中层圈梁和底层圈梁的长宽尺寸小于等于上层圈梁。
[0012]上述方案中，所述减摇鳍环绕所述底层圈梁下部设置且与底层圈梁一体成型，减摇鳍的厚度为10
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50mm，高度为50mm
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1000mm，且高度小于底层圈梁的高度，减摇鳍的外形轮廓与底层圈梁相同。
[0013]上述方案中，所述空心管与圈梁交接处的混凝土填充段的上下两端超出交接面一定高度，超出部分的高度为50
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150mm。
[0014]上述方案中，所述连接件为钢制插销，所述连接孔为对应的插销孔。
[0015]上述方案中，所述环形浮箱中部设一水平的空心横梁，所述空心横梁两端分别与环形浮箱内壁相连接。
[0016]上述方案中，所述上层圈梁中部设一水平的横梁，所述环形浮箱的空心横梁搁置于上层圈梁的横梁上。
[0017]上述减摇型UHPC管
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箱体组合漂浮结构的建造方法，包括以下步骤：
[0018]S1、预制环形浮箱、上层UHPC圈梁、中层UHPC圈梁、带减摇鳍的底层UHPC圈梁和空心管，其中，环形浮箱和上层圈梁在预制过程中结合在一起，环形浮箱内部根据受力分析而设置若干舱室，并在三层圈梁的相应位置预留若干竖向或斜向贯穿孔洞；
[0019]S2、在空心管与各层圈梁交接处的空心管内填充高强混凝土混合料，该混合料的高度高出交接面50
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150mm，相邻两个混凝土填充段之间填充轻质泡沫塑料分隔；然后在各层圈梁与空心管交接处沿空心管与混凝土填充段对应位置钻取若干个连接孔，用于穿插连接件；
[0020]S3、结构建造过程中，对应于组合漂浮结构的三层构件，需搭建对应的三层台架，自下而上对每一层构件进行定位，再用空心管自上而下穿过各层圈梁的竖向孔洞；然后在连接孔中插入连接件，使空心管、混凝土填充段和圈梁连接在一起，并用高强低收缩灌浆料灌注密封，使空心管与各层圈梁之间建立稳固的连接。
[0021]本技术的有益效果在于：
[0022]1.本技术的组合漂浮结构具有优异的减摇性能：
[0023]1)结构托举力“平面化”：设置上层浮箱，并作为整个结构主要的浮力来源，使浮力集中于接近水面附近的平面，且浮力分布均匀和对称。
[0024]2)浮力分布“边缘化”：上层浮箱平面轮廓大于下部结构，浮力沿环形分布，因此结构在较大范围得到浮力支撑，其稳定性的到提高。
[0025]3)下部结构“公开化”：中层结构和底层结构采用实体多孔口字形圈梁，中心部分的空间完全敞开，避免了浮力对结构重心的“托举”作用。
[0026]4)优化配置与底部阻尼：底层为实体多孔圈梁，且在其下部设置了UHPC减摇鳍，既可起到压重作用，也可在结构底部摇动时起到阻尼作用。
[0027]通过以上四个方面的共同作用，即构成本漂浮结构减摇系统。
[0028]2.本技术利用水泥基材料制备的高强高韧薄壁管、UHPC箱体和UHPC圈梁组合连接在一起构成漂浮结构，其力学性能和耐久性能优异，可显著降低海洋漂浮结构的维护成本。
[0029]3.本结构在船舶工程中的稳心设计的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种减摇型UHPC管
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箱体组合漂浮结构，其特征在于，包括从上至下依次设置的上层结构、中层结构和底层结构，以及用于连接三层结构的空心管；所述上层结构包括一个由环形浮箱形成的外环和一个由下沉式上层圈梁形成的内环，所述环形浮箱与上层圈梁在预制过程中连接成一体；所述中层结构包括一个中层圈梁；所述底层结构包括一个底层圈梁和设置于所述底层圈梁外圈的减摇鳍；所述空心管、环形浮箱、上层圈梁、中层圈梁、底层圈梁和减摇鳍均由UHPC材料制成；所述上层圈梁、中层圈梁和底层圈梁上间隔开设多个大小与方向相互对应的预留孔，供所述空心管穿插以连接三层圈梁；所述空心管与各层圈梁交接处的空心管内部填充高强混凝土混合料形成混凝土填充段，且在相邻两混凝土填充段之间填充轻质泡沫塑料隔开；为加强圈梁与空心管之间的连接，采用连接件穿过空心管、混凝土填充段和圈梁，并利用高强低收缩灌浆料密封。2.根据权利要求1所述的减摇型UHPC管
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箱体组合漂浮结构，其特征在于，所述环形浮箱的平面尺寸大于其下部各圈梁的平面尺寸，所述环形浮箱与空心管所提供的浮力大于整个漂浮结构的自重。3.根据权利要求1所述的减摇型UHPC管
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箱体组合漂浮结构，其特征在于，所述环形浮箱内部中空，且内部空腔通过隔板分隔成若干舱室；所述上层圈梁、中层圈梁和底层圈梁均为开孔实体结构，且中层圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：水中和，王雷冲，刘欣宇，徐俊，孙涛，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：新型
国别省市：