平面承壓結構及具有該結構的樁腿的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種平面承壓結構及具有該結構的樁腿，平面承壓結構安裝于一樁腿的內(nèi)部，包括隔板、中心筒以及多根主梁；隔板固定于一樁腿的內(nèi)壁，將樁腿的內(nèi)部空間分隔為相互獨立的空腔，隔板的外形與樁腿的內(nèi)部截面形狀相適配；中心筒固定于隔板下表面的中心位置且向下突伸；多根主梁頂部固定于隔板下表面且一端連接于中心筒，多根主梁分別連接于所述中心筒與所述樁腿內(nèi)壁之間。本實用新型使作業(yè)者可根據(jù)承壓需求增加主梁的數(shù)量，在滿足承壓需求前提下，便于焊接操作且避免焊縫重合的問題，減少建造成本并縮短工期。本實用新型降低了整體結構重量，節(jié)省了材料，同時方便作業(yè)者的施工以及后續(xù)的焊縫檢驗等工作的進行。
【專利說明】平面承壓結構及具有該結構的粧腿

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及海洋工程【技術領域】，特別涉及一種平面承壓結構及具有該結構的樁腿。

【背景技術】
[0002]眾所周知，對于自升式海洋平臺，樁腿是其非常關鍵的部件，它用于支撐上部船體并承受風、浪、流等環(huán)境荷載。為了減輕自身重量并在站樁和插樁工況時提供浮力，本領域內(nèi)的改進做法是在樁腿內(nèi)分隔出密閉空間，該空間由平面承壓結構分隔而成。
[0003]現(xiàn)有設計建造較大的平面承壓結構時，例如設計建造適用于常見的圓柱形樁腿的圓形平面承壓結構，設計者通常會選擇使用一根主梁支撐加筋板的結構形式，或者采用兩根呈十字交叉，且截面均呈倒T字形的主梁支撐，再加筋板的結構形式。當采用一根主梁支撐的情況下，主梁和多數(shù)筋板的跨度相對較大，因此僅適用于平面載荷較輕且尺寸較小的部分樁腿。
[0004]但是當平面載荷較大或者結構尺寸較大，且平面承壓結構下方無法加裝支柱時，如果只用兩根十字交叉的主梁支撐，由于結構尺寸較大時主梁和筋板的跨度隨之增大，或者載荷較大時單根主梁承受的載荷亦隨之增大，這樣主梁或者下方的筋板都需要制成較為高大厚重的尺寸方可實現(xiàn)，如此一來，造成結構自重增大且材料浪費嚴重。另外，當平面承壓結構受空間的限制，則無法使用尺寸較高大厚重的主梁。
[0005]如果增加主梁的數(shù)量，則需要保證增加的主梁通過原來的十字交叉點，通常即為承載平面的中心位置，如果錯開交叉點，則會增加結構的復雜性，不利于建造，且仍然需要某一根甚至多根主梁采用較為高大厚重的尺寸。并且如果所有的主梁相交于同一點，則會導致焊接困難甚至無法焊接的問題，即使焊接完成也無法檢測焊縫的內(nèi)部質量，這對于平面承壓結構作為關鍵受力部件會產(chǎn)生極大的隱患。
[0006]因此，提供一種結構尺寸較小、承載能力較強且便于制造的平面承壓結構，已成為本領域內(nèi)亟待解決的一大技術問題。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型的目的在于提供一種平面承壓結構及具有結構的樁腿，以解決現(xiàn)有技術中平面承壓結構尺寸較大且承載能力較弱的技術問題。
[0008]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案:
[0009]根據(jù)本實用新型的一個方面，本實用新型提供一種平面承壓結構，安裝于一樁腿的內(nèi)部，其中，包括隔板、中心筒以及多根主梁；所述隔板固定于一樁腿的內(nèi)壁，將所述樁腿的內(nèi)部空間分隔為相互獨立的空腔，所述隔板的外形與所述樁腿的內(nèi)部截面形狀相適配；所述中心筒固定于所述隔板下表面的中心位置且向下突伸；所述多根主梁頂部固定于所述隔板下表面且一端連接于所述中心筒，所述多根主梁分別連接于所述中心筒與所述樁腿內(nèi)壁之間。
[0010]優(yōu)選的，所述主梁呈倒T型，每根所述主梁包括翼板和垂直固定于所述翼板的腹板，所述腹板垂直固定于所述隔板。
[0011]優(yōu)選的，每塊所述腹板具有第一端及第二端，每塊所述翼板具有第一端及第二端，每根所述主梁的所述腹板的第一端與所述翼板的第一端平齊且均固定于所述中心筒。
[0012]優(yōu)選的，每根所述主梁的所述腹板的第二端超出所述翼板的第二端，所述腹板的第二端與所述隔板的外緣平齊且固定于所述樁腿的內(nèi)壁。
[0013]優(yōu)選的，每根所述主梁的所述翼板的第二端通過一連接件與所述樁腿的內(nèi)壁連接。
[0014]優(yōu)選的，每個所述連接件包括兩塊豎直設置的連接板，所述兩塊連接板的各一側邊相互連接且共同固定于所述樁腿的內(nèi)壁，所述兩塊連接板之間具有一夾角且其頂邊分別固定于所述翼板的下表面。
[0015]優(yōu)選的，所述夾角為60°?120°。
[0016]優(yōu)選的，相鄰兩根所述主梁的兩塊翼板的第一端相連接，從而使得所述多個主梁的翼板連接形成一體結構。
[0017]優(yōu)選的，所述多根主梁以所述中心筒的中軸為中心，呈散射狀均勻分布。優(yōu)選的，所述平面承壓結構還包括多根次梁，所述次梁連接于相鄰的兩根所述主梁之間，所述次梁的頂部固定于所述隔板的下表面。
[0018]優(yōu)選的，每兩根相鄰的所述主梁之間均設有數(shù)量相同的次梁。
[0019]優(yōu)選的，所述多根次梁圍合成至少一正多邊形，多個所述正多邊形呈同心環(huán)狀分布。
[0020]優(yōu)選的，所述平面承壓結構還包括多根次梁，所述次梁連接于相鄰的兩根所述主梁之間，所述次梁的頂部固定于所述隔板的下表面，所述次梁、與其連接的所述主梁的腹板及翼板之間共同連接有一肘板。
[0021]根據(jù)本實用新型的另一個方面，本實用新型提供一種樁腿，其中，所述樁腿的內(nèi)部安裝有所述的平面承壓結構。
[0022]由上述技術方案可知，本實用新型的優(yōu)點和積極效果在于:本實用新型提出的平面承壓結構對其結構進行了優(yōu)化設計，增加了中心管的結構，使作業(yè)者可以根據(jù)承壓需求增加主梁的數(shù)量，在滿足承壓需求的前提下，便于焊接操作且避免了焊縫重合的問題，減少建造成本并縮短工期。本實用新型提出的平面承壓結構降低了整體結構重量，節(jié)省了材料，同時方便作業(yè)者的施工以及后續(xù)的焊縫檢驗等工作的進行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型平面承壓結構的一實施方式固定于一樁腿內(nèi)部的結構示意圖；
[0024]圖2是本實用新型圖1的A-A視圖；
[0025]圖3是本實用新型圖1的B-B視圖；
[0026]圖4是本實用新型圖2的C-C視圖。
[0027]附圖標記說明如下:1.平面承壓結構；11.隔板；12.中心筒；13.主梁；131.翼板；1311.第一端；1312.第二端；132.腹板；1321.第一端；1322.第二端；133.連接件；14.次梁；141.球頭；142.腹板；15.腹板；2.樁腿。

【具體實施方式】
[0028]體現(xiàn)本實用新型特征與優(yōu)點的典型實施方式將在以下的說明中詳細敘述。應理解的是本實用新型能夠在不同的實施方式上具有各種的變化，其皆不脫離本實用新型的范圍，且其中的說明及圖示在本質上是當作說明之用，而非用以限制本實用新型。例如，圖2與圖3中的中心筒12與腹板132的實際厚度在圖中均未予顯示，圖中僅為上述結構的示意說明，各附圖中部分其他結構亦為如此，僅作說明之用。
[0029]平面承壓結構實施方式
[0030]如圖1至圖3所示，本實用新型平面承壓結構I的一實施方式。該平面承壓結構I主要用于固定安裝在例如海洋平臺的樁腿2的內(nèi)部。在本實施方式中，該平面承壓結構I主要包括隔板11、中心筒12以及六根主梁13。
[0031]如圖1和圖2所示，在本實施方式中，隔板11固定安裝于樁腿2的內(nèi)壁，用以將樁腿2的內(nèi)部空間分隔為相互獨立的空腔。在海洋平臺中，樁腿2的內(nèi)部截面通常為圓形，因此在本實施方式中隔板11的形狀亦選擇圓形，但并不以此為限。在其他實施方式中，隔板11的外形與樁腿2的內(nèi)部截面形狀相適配。
[0032]如圖1和圖2所示，在本實施方式中，中心筒12固定于隔板11下表面的圓心位置且向下方突伸，即以該中心筒12固定于隔板11下表面的中心位置為宜，但并不以此為限。需要說明的是，當隔板11的形狀為不規(guī)則幾何圖形時，中心筒12可固定于隔板11下表面的幾何中心位置，以便均勻承壓受力。
[0033]如圖2和圖3所示，在本實施方式中，六根主梁13的頂部分別固定于隔板11的下表面，且各主梁13的一端連接于中心筒12，六根主梁13以中心筒12的中軸為中心向外呈散射狀均勻分布，這種結構替代了現(xiàn)有技術中各主梁13共同連接于一處的結構，有效地避免了隔板11的中部位置應力過于集中的問題，進一步增加了平面承壓結構I的承壓能力。其中，中心筒12主梁13等高以便于加工，且中心筒12的直徑可以根據(jù)主梁的數(shù)量進行調(diào)整，以滿足焊接、焊縫檢測、打磨及油漆等施工工序的空間要求為宜。具體來說，在本實施方式中，由于隔板11呈圓形，即中心筒12的中軸與隔板11的圓心中心重合，主梁13的數(shù)量為六根則各相鄰主梁13之間的夾角為60°，但并不以此為限。在其他實施方式中，各主梁13可以為非均勻分布且其數(shù)量并不唯一，用以適應不同形狀的隔板11，或固定于不同位置的中心筒12。
[0034]如圖4所示，在本實施方式中，主梁13可選用T型鋼，即固定后的主梁13呈倒T型，每根主梁13包括翼板131和垂直固定于翼板131的腹板132,腹板132垂直固定于隔板11，但并不以此為限。具體來說，每塊腹板132具有第一端1321及第二端1322，每塊翼板131具有第一端1311及第二端1312，每根主梁13的腹板132的第一端1321與翼板131的第一端1311平齊且均固定于中心筒12。其中，每根主梁13的腹板132的第二端1322超出翼板131的第二端1312，腹板132的第二端1322與隔板11的外緣平齊且固定于樁腿2的內(nèi)壁。
[0035]另外，如圖1所示，在本實施方式中，每根主梁13的翼板131的第二端1312通過一連接件133與樁腿2的內(nèi)壁連接。具體來說，每個連接件133可包括兩塊豎直設置的連接板，每塊連接板可近似呈一直角三角形，兩塊連接板相對的的各一側邊(即直角三角形的一直角邊)相互連接且共同固定于樁腿2的內(nèi)壁，兩塊連接板之間具有一夾角且其頂邊(即直角三角形的另一直角邊)分別固定于翼板131的下表面。在本實施方式中，該夾角可優(yōu)選為90°，即兩塊連接板于水平面上呈相互垂直狀，在其他實施方式中，該夾角可選為60°?120°，并不以此為限。另外，每塊連接板的兩直角邊的直角相交處加工有缺口，以便于例如焊接加工與維護等操作。上述結構可以防止主梁13的腹板132收到剪切力而被破壞的問題，甚至可使腹板132所受的剪切力降低至近似為零，進一步增加了結構的強度及穩(wěn)定性，提升了平面承壓結構I的承壓能力。
[0036]另外，如圖2所示，在本實施方式中，相鄰兩根主梁13的兩塊翼板131的第一端1311相連接，從而使得多個主梁13的翼板131連接形成一體結構。具體來說，相鄰兩根主梁13的兩塊翼板131的第一端1311相連接處形成一例如但不限于圓弧形的一體結構，并不以此為限。上述結構將各主梁13的翼板131的第一端1311連接在一起，避免了該位置產(chǎn)生應力集中問題，從焊接工藝方面考慮，該結構還可避免該位置焊縫過多過密的問題，進一步簡化了平面承壓結構I的加工工序，提高了焊接優(yōu)良率。
[0037]另外，如圖1、圖2和圖4所示，在本實施方式中，該平面承壓結構I還包括六十八根次梁14，這些次梁14分別連接于相鄰的兩根主梁13之間。其中每根次梁14的頂部固定于隔板11的下表面。具體來說，每兩根相鄰的主梁13之間均設有三根次梁14，且每兩根相鄰的主梁13之間的三根次梁14位置均相互對應且平均分布，即這些次梁14圍合成三個呈同心環(huán)狀分布的正六邊形。需要說明的是，在其他實施方式中，相鄰兩根主梁13之間連接的次梁14數(shù)量并不唯一，或亦可不設置次梁14。并且，相鄰兩根主梁13之間的多根次梁14亦可為不規(guī)則分布，即各次梁14圍合呈的多邊形可為正多邊形亦可為不規(guī)則多邊形，或者可不形成多邊形，均不以此為限。同時，在本實施方式中，次梁14可優(yōu)選為球扁鋼，其包括球頭141和設于球頭141上端的腹板142，球扁鋼的腹板142頂部固定于隔板11。進一步地，次梁14、與其連接的主梁13的腹板132及翼板131之間共同連接有一肘板15。具體來說，該肘板15可呈一倒置的直角梯形(即頂邊長度大于底邊長度)，其頂邊固定于球扁鋼的球頭141下面(即次梁14下表面)，其底邊固定于翼板131的上表面，其直角邊固定于腹板132 —側面，并且直角邊與頂邊及底邊的兩相交處分別加工有缺口，以便于例如焊接加工與維護等操作，但均不以此為限。通過上述肘板15的設置，可對主梁13與此類的連接結構進一步優(yōu)化，以進一步增加結構的強度及穩(wěn)定性，提升平面承壓結構I的承壓能力。
[0038]樁腿實施方式
[0039]本實用新型樁腿的一實施方式。在本實施方式中，該樁腿的內(nèi)部安裝有本實用新型提出的平面承壓結構I (如圖1所示)。
[0040]當本實用新型提出的平面承壓結構11安裝于例如海洋平臺的樁腿2內(nèi)部時，該平面承壓結構11的結構應按照船級社的規(guī)范要求設計并進行強度和屈曲計算，其外形與樁腿2主體的內(nèi)部截面形狀相適配，以將樁腿2主體內(nèi)部分隔為相互獨立的空腔。該平面承壓結構11的安裝位置優(yōu)選地設定為樁腿2的設計入泥深度處，例如安裝在距離樁腿2主體底部約20m的位置，但并不以此為限。對于不同規(guī)格及不同應用環(huán)境的樁腿，這一數(shù)值需根據(jù)實際情況調(diào)整。
[0041]在海洋平臺的實際建造過程中，由于平面承壓結構11安裝于樁腿2的設計入泥處附近，則其需要承受較高的海水壓力，屬于承受較高壓力的平面結構，并且該結構在其下方無法增加支撐結構。另外，樁腿2結構的邊界支撐為樁腿2本身的外圓筒，其材質通常為超高強鋼，不允許做過多的焊接以避免產(chǎn)生裂紋。在上述條件下，經(jīng)設計比較后，采用本實用新型的平面承壓結構1，即利用六根主梁13交叉再加設多根次梁14的結構對隔板11進行支撐，這種支撐結構重量較輕且滿足設計、施工及檢測的要求。如果載荷更大，或者主梁13跨度更長，還可進一步調(diào)整各部分的數(shù)量及規(guī)格等。
[0042]雖然已參照幾個典型實施方式描述了本實用新型提出的平面承壓結構及具有該結構的樁腿，但應當理解，所用的術語是說明和示例性、而非限制性的術語。由于本實用新型能夠以多種形式具體實施而不脫離實用新型的精神或實質，所以應當理解，上述實施方式不限于任何前述的細節(jié)，而應在隨附權利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應為隨附權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種平面承壓結構(1)，安裝于一樁腿(2)的內(nèi)部，其特征在于，所述平面承壓結構(I)包括: 隔板(11)，固定于一樁腿(2)的內(nèi)壁，將所述樁腿(2)的內(nèi)部空間分隔為相互獨立的空腔，所述隔板(11)的外形與所述樁腿(2)的內(nèi)部截面形狀相適配； 中心筒(12)，固定于所述隔板(11)下表面的中心位置且向下突伸； 多根主梁(13)，頂部固定于所述隔板(11)下表面且一端連接于所述中心筒(12)，所述多根主梁(13)分別連接于所述中心筒(12)與所述樁腿(2)內(nèi)壁之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的平面承壓結構(I)，其特征在于，所述主梁(13)呈倒T型，每根所述主梁(13)包括翼板(131)和垂直固定于所述翼板(131)的腹板(132)，所述腹板(132)垂直固定于所述隔板(11)。
3.根據(jù)權利要求2所述的平面承壓結構(I)，其特征在于，每塊所述腹板(132)具有第一端(1321)及第二端(1322)，每塊所述翼板(131)具有第一端(1311)及第二端(1312)，每根所述主梁(13)的所述腹板(132)的第一端(1321)與所述翼板(131)的第一端(1311)平齊且均固定于所述中心筒(12)。
4.根據(jù)權利要求3所述的平面承壓結構(I)，其特征在于，每根所述主梁(13)的所述腹板(132)的第二端(1322)超出所述翼板(131)的第二端(1312)，所述腹板(132)的第二端(1322)與所述隔板(11)的外緣平齊且固定于所述樁腿(2)的內(nèi)壁。
5.根據(jù)權利要求4所述的平面承壓結構(I)，其特征在于，每根所述主梁(13)的所述翼板(131)的第二端(1312)通過一連接件(133)與所述樁腿(2)的內(nèi)壁連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的平面承壓結構(I)，其特征在于，每個所述連接件(133)包括兩塊豎直設置的連接板，所述兩塊連接板的各一側邊相互連接且共同固定于所述樁腿(2)的內(nèi)壁，所述兩塊連接板之間具有一夾角且其頂邊分別固定于所述翼板(131)的下表面。
7.根據(jù)權利要求6所述的平面承壓結構(I)，其特征在于，所述夾角為60°?120°。
8.根據(jù)權利要求4所述的平面承壓結構(I)，其特征在于，相鄰兩根所述主梁(13)的兩塊翼板(131)的第一端(1311)相連接，從而使得所述多個主梁(13)的翼板(131)連接形成一體結構。
9.根據(jù)權利要求1所述的平面承壓結構(I)，其特征在于，所述多根主梁(13)以所述中心筒(12)的中軸為中心，呈散射狀均勻分布。
10.根據(jù)權利要求1所述的平面承壓結構(I)，其特征在于，所述平面承壓結構(I)還包括多根次梁(14)，所述次梁(14)連接于相鄰的兩根所述主梁(13)之間，所述次梁(14)的頂部固定于所述隔板(11)的下表面。
11.根據(jù)權利要求10所述的平面承壓結構(1)，其特征在于，每兩根相鄰的所述主梁(13)之間均設有數(shù)量相同的次梁(14)。
12.根據(jù)權利要求11所述的平面承壓結構(I)，其特征在于，所述多根次梁(14)圍合成至少一正多邊形，多個所述正多邊形呈同心環(huán)狀分布。
13.根據(jù)權利要求2所述的平面承壓結構(I)，其特征在于，所述平面承壓結構(I)還包括多根次梁(14)，所述次梁(14)連接于相鄰的兩根所述主梁(13)之間，所述次梁(14)的頂部固定于所述隔板(11)的下表面，所述次梁(14)、與其連接的所述主梁(13)的腹板(132)及翼板(131)之間共同連接有一肘板(15)。
14.一種樁腿，其特征在于，所述樁腿的內(nèi)部安裝有如權利要求1?13中任一項所述的平面承壓結構(I)。
【文檔編號】E02B17/00GK204059324SQ201420419962
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權日:2014年7月28日
【發(fā)明者】宋述占, 杜之富, 張文, 王瑤, 傅強 申請人:煙臺中集來福士海洋工程有限公司, 中集海洋工程研究院有限公司, 中國國際海運集裝箱(集團)股份有限公司