装配式FRP混凝土组合牵索塔式小位移平台及其施工方法技术

一种装配式FRP混凝土组合牵索塔式小位移平台及其施工方法，涉及建筑设备技术领域，它包括小位移平台、若干个上层模块单体、分层模块连接构件、若干个下层模块单体和独立方形基础，若干个上层模块单体和下层模块单体分别组合成的上层结构和下层结构又通过分层模块构件形成FRP混凝土桁架结构；所述上层结构的顶部通过平台连接口、加劲肋和柱腿连接口与小位移平台连接；所述下层结构通过连接套筒与独立方形基础连接。本装配式FRP混凝土组合牵索塔式小位移平台及其施工方法施工简便、装配效率高、抗腐蚀性强、平台位移小、可重复利用。可重复利用。可重复利用。

【技术实现步骤摘要】
装配式FRP混凝土组合牵索塔式小位移平台及其施工方法

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[0001]本专利技术涉及建筑设备
，具体涉及一种装配式FRP混凝土组合牵索塔式小位移平台及其施工方法。

技术介绍
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[0002]牵索塔式海洋平台使用工作水域为240m到1000m，属于深水海洋平台，相对于导管架平台，具有结构简单、构件尺寸相对较小，对各种环境荷载具有较强的适应能力。由于工作应用水域多为深海，环境较为恶劣，平台构件在强度、刚度、稳定性、抗腐蚀性能上有比较严格的要求，所以牵索塔式海洋平台具有造价高，设计建造、安装技术难度大等特点。在目前深水钻井资源长期过剩的大背景下，高昂的造价与施工成本使得该类平台没有大范围应用。

技术实现思路
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[0003]本专利技术的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，而提供一种施工简便、装配效率高、抗腐蚀性强、平台位移小、可重复利用的新型装配式FRP混凝土组合牵索塔式小位移平台结构体系及其施工方法。
[0004]为了解决
技术介绍
所存在的问题，本专利技术是采用如下技术方案：包括小位移平台、若干个上层模块单体、分层模块连接构件、若干个下层模块单体和独立方形基础，若干个上层模块单体和若干个下层模块单体分别通过整体式节点、环式阻尼器、FRP混凝土组合立柱、FRP混凝土组合斜撑以及FRP混凝土组合横撑组装形成刚接体系的上层结构和下层结构，上层结构和下层结构通过分层模块构件形成FRP混凝土桁架结构；所述上层结构的顶部通过平台连接口、加劲肋和柱腿连接口与小位移平台连接；所述下层结构通过连接套筒与独立方形基础连接。
[0005]所述的FRP混凝土桁架结构侧壁通过系泊索连接点与系泊索的一端连接，系泊索的另一端与系泊重块连接。
[0006]所述的整体式节点包括竖向半管、斜向半管、和横向半管，竖向半管顶部和底部分别通过环式阻尼器与内管连接，内管外壁设有垫板，垫板外壁设有高强螺栓，高强螺栓与FRP混凝土组合立柱连接，内管插入FRP混凝土组合立柱内，FRP混凝土组合立柱端部设有连接耳；竖向半管侧壁设有斜向半管和横向半管，斜向半管和横向半管分别与FRP混凝土组合斜撑和FRP混凝土组合横撑连接。
[0007]所述的分层连接构件包括C型套筒一、C型套筒二和液压固定器，C型套筒一通过液压固定器与C型套筒二连接，C型套筒一上部和C型套筒二下部分别通过环式阻尼器与内管连接，内管外壁设有垫板，垫板外壁设有高强螺栓，高强螺栓与FRP混凝土组合立柱连接，内管插入FRP混凝土组合立柱内，FRP混凝土组合立柱端部设有连接耳；所述C型套筒一侧壁上设有斜向半管和横向半管，斜向半管和横向半管分别与FRP混凝土组合斜撑和FRP混凝土组合横撑连接，C型套筒一底部为FRP带锥头内管；所述C型套筒二内设有橡胶垫层，C型套筒二
外壁设有斜向半管和横向半管，斜向半管和横向半管分别与FRP混凝土组合斜撑和FRP混凝土组合横撑连接。
[0008]所述的下部结构
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基础连接构件包括连接套筒，下层结构底部设有的FRP带锥头内管插入连接套筒内，连接套筒固定于独立方形基础上，独立方形基础包括混凝土底座和钢板基础板，混凝土底座四圈外壁设有钢板基础板。
[0009]所述的小位移平台包括小位移箱体、外层箱体和内层箱体，小位移箱体置于内层箱体内，小位移箱体外侧壁通过横向阻尼器与内层箱体内壁连接，内层箱体置于外层箱体内，内层箱体外侧壁通过横向阻尼器与外层箱体内壁连接，所述小位移箱体、内层箱体和外层箱体侧壁上贯穿轴纽，所述小位移箱体上通过铅芯橡胶垫层与FRP钢板连接，所述外层箱体底部通过平台连接口与FRP混凝土桁架结构连接。
[0010]所述的FRP混凝土组合立柱、FRP混凝土组合斜撑以及FRP混凝土组合横撑分别分为三种形式，形式一是由内之外依次为核心混凝土、钢管和FRP管，形式二是由内之外依次为核心混凝土、钢、夹层混凝土和FRP管，形式三是由内之外依次为钢管、夹层混凝土和FRP管。
[0011]所述的FRP混凝土组合结构立柱的施工方法为首先用外层无缝的缠绕式FRP管包裹钢管，然后在钢管两端通过横向高强螺栓固定半径为钢管内壁半径的内管，伸出设计长度，钢管下部内管端口密封，上部内管的顶端开设有浇筑口，向FRP钢管浇筑自密实混凝土，FRP钢管内浇筑的混凝土高度与内管顶部相平，在混凝土成型后，在钢管两端面焊接连接耳；所述的FRP混凝土组合横撑施工方法，首先用外层无缝的缠绕式FRP管包裹钢管，然后在钢管两端通过横向高强螺栓半径为钢管内壁半径的内管，伸出设计长度，钢管一端内管端口密封，另一端内管的顶端开设有浇筑口，向FRP钢管浇筑自密实混凝土，FRP钢管内浇筑的混凝土高度与内管顶部相平，在混凝土成型后，在钢管两端面焊接连接耳；所述的整体式节点的施工方法，首先按照设计要求设计出多平面节点，用外层无缝的缠绕式FRP管包裹多平面节点外壁，单体节点的竖向半管、横向半管、斜向半管端头预留嵌入空间并密封，在半管端面焊接连接耳，最后向浇筑孔浇筑自密实混凝土，填满多平面节点内部空间。
[0012]所述的下层结构的施工方法，首先将工厂预制的FRP混凝土桁撑、FRP混凝土立柱套入环式阻尼器，对接FRP整体式多平面节点，通过高强螺栓连接固定，并组成基本桁架单元结构，以5～6个基本桁架单元构成桁架的分层模块单体；然后在每个设定的分层模块单体立柱上端焊接C型套筒二，并向C型套筒二内部放置橡胶垫片；在每个设定分层模块单体立柱下端焊接C型套筒一,并在立柱侧壁通过高强螺栓安装固定液压固定器；桁架分层中顶层的分层模块单体立柱上端面形成带螺栓孔连接耳及伸出设计长度内管，向内管浇灌自密实混凝土，混凝土高度与内管顶部相平；桁架分层中底层的分层模块单体立柱下端面形成带螺栓孔连接耳及焊接设计长度的带锥头内管，向内管浇灌自密实混凝土，直至将带锥头内管填满；所述的上层结构施工方法，采用工厂预制一体式钢板及钢制箱体、橡胶层组成小位移箱体、外层钢板箱体、内层钢板箱体结构，并在箱体中间设计与轴纽匹配的圆孔以及布置通过高强螺栓连接固定的铰接阻尼器，首先小位移箱体通过铰接阻尼器、轴纽与内层箱体的一方向连接，然后外层箱体通过铰接阻尼器、轴纽与内层箱体的另一方向连接，三者形成小位移平台，最后在小位移平台下部按设计要求焊接柱腿连接口。
[0013]首先对采油地点开挖至相应深度并找平处理，安放模板并浇筑方形独立式基础，
其中，基础四周设置带连接套筒的钢材基础板，基础成型后，将工厂预制好的桁架分层模块单体按顺序排列，运输至海上相应地点。首先将桁架分层中底层模块单体沉下规定位置，底层模块下端带锥头内管与方形独立式基础的4个连接套筒对接后，通过水下机器人将连接耳上的高强螺栓拧紧；然后依次将分层模块单体沉入水中，并应用水下机器人将连接耳上的高强螺栓拧紧；在分层模块组装至顶层模块时，在系泊索连接处点系上系泊索，并将系泊索下端的系泊重块放置于设计位置，对塔式结构形成固定作用；最后吊起上部平台结构，将小位移平台下部柱腿连接口与下部结构的顶层模块内管对接，通过连接耳上的高强螺栓连接并焊接固定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装配式FRP混凝土组合牵索塔式小位移平台，其特征在于：包括小位移平台(14)、若干个上层模块单体(35)、分层模块连接构件(36)、若干个下层模块单体(37)和独立方形基础(10)，若干个上层模块单体(35)和若干个下层模块单体(37)分别通过整体式节点(18)、环式阻尼器(8)、FRP混凝土组合立柱(31)、FRP混凝土组合斜撑(34)以及FRP混凝土组合横撑(19)组装形成刚接体系的上层结构和下层结构，上层结构和下层结构通过分层模块构件(36)形成FRP混凝土桁架结构(7)；所述上层结构的顶部通过平台连接口(3)、加劲肋(4)和柱腿连接口(40)与小位移平台(14)连接；所述下层结构通过连接套筒(9)与独立方形基础(10)连接。2.根据权利要求1所述的装配式FRP混凝土组合牵索塔式小位移平台，其特征在于：所述的FRP混凝土桁架结构(7)侧壁通过系泊索连接点(5)与系泊索(6)的一端连接，系泊索(6)的另一端与系泊重块(11)连接。3.根据权利要求1所述的装配式FRP混凝土组合牵索塔式小位移平台，其特征在于：所述的整体式节点(18)包括竖向半管(30)、斜向半管(32)、和横向半管(33)，竖向半管(30)顶部和底部分别通过环式阻尼器(8)与内管(25)连接，内管(25)外壁设有垫板(27)，垫板(27)外壁设有横向高强螺栓(28)，横向高强螺栓(28)与FRP混凝土组合立柱(31)连接，内管(25)插入FRP混凝土组合立柱(31)内，FRP混凝土组合立柱(31)端部设有连接耳(24)；竖向半管(30)侧壁设有斜向半管(32)和横向半管(33)，斜向半管(32)和横向半管(33)分别与FRP混凝土组合斜撑(34)和FRP混凝土组合横撑(19)连接。4.根据权利要求1所述的装配式FRP混凝土组合牵索塔式小位移平台，其特征在于：所述的分层连接构件(36)包括C型套筒一(21)、C型套筒二(16)和液压固定器(23)，C型套筒一(21)通过液压固定器(23)与C型套筒二(16)连接，C型套筒一(21)上部和C型套筒二(16)下部分别通过环式阻尼器(8)与内管(25)连接，内管(25)外壁设有垫板(27)，垫板(27)外壁设有横向高强螺栓(28)，横向高强螺栓(28)与FRP混凝土组合立柱(31)连接，内管(25)插入FRP混凝土组合立柱(31)内，FRP混凝土组合立柱(31)端部设有连接耳(24)；所述C型套筒一(21)侧壁上设有斜向半管(32)和横向半管(33)，斜向半管(32)和横向半管(33)分别与FRP混凝土组合斜撑(34)和FRP混凝土组合横撑(19)连接，C型套筒一(21)底部为FRP带锥头内管(22)；C型套筒二(16)外壁设有斜向半管(32)和横向半管(33)，斜向半管(32)和横向半管(33)分别与FRP混凝土组合斜撑(34)和FRP混凝土组合横撑(19)连接。5.根据权利要求1所述的装配式FRP混凝土组合牵索塔式小位移平台，其特征在于：所述的下层结构底部设有的FRP带锥头内管(22)插入连接套筒(9)内，连接套筒(9)固定于独立方形基础(10)上，独立方形基础(10)包括混凝土底座(39)和钢板基础板(38)，混凝土底座(39)四圈外壁设有钢板基础板(38)。6.根据权利要求1所述的装配式FRP混凝土组合牵索塔式小位移平台，其特征在于：所述的小位移平台(14)包括小位移箱体(47)、外层箱体(42)和内层箱体(43)，小位移箱体(47)置于内层箱体(43)内，小位移箱体(47)外侧壁通过横向阻尼器(2)与内层箱体(43)内壁连接，内层箱体(43)置于外层箱体(42)内，内层箱体(43)外侧壁通过横向阻尼器(2)与外层箱体(42)内壁连接，所述小位移箱体(47)、内层箱体(43)和外层箱体(42)侧壁上贯穿轴纽(13)，所述小位移箱体(47)上通过铅芯橡胶垫层(1)与FRP钢板(12)连接，所述外层箱体(43)底部通过平台连接口(3)与FRP混凝土桁架结构(7)连接。

【专利技术属性】
技术研发人员：计静，李韵豪，姜良芹，刘迎春，卢召红，张惠玲，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：