本發(fā)明涉及海洋工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有抗冰結(jié)構(gòu)的海上大直徑樁基礎(chǔ)。

背景技術(shù)：
：

我國(guó)遼東灣、渤海灣和萊州灣冬季結(jié)冰，結(jié)冰情況根據(jù)水深和離岸距離而不同。遠(yuǎn)岸深水區(qū)為流冰，近岸淺水區(qū)為固定冰，而在極淺海、潮間帶和灘區(qū)則會(huì)形成堆積冰（冰脊）。遼河灘海冰情較重，50 年重現(xiàn)期固定冰厚度為50cm，流冰最大速度為1.0~1.1m/s。遼東灣2010年1 月11 日浮冰最大外緣線(xiàn)曾達(dá)131km，單層海冰厚度超過(guò)30cm。2010 年，被稱(chēng)為中國(guó)最北部不凍港的營(yíng)口鲅魚(yú)圈港，局部海冰最厚達(dá)1m，大凌河口最厚冰層達(dá)到1m，小凌河口近岸冰層平均厚度為30~50cm，冰層比往年平均增加一倍。

海洋結(jié)構(gòu)物（如海上大型風(fēng)機(jī)工程、海洋平臺(tái)）大多采用大直徑樁基礎(chǔ)。在高緯度海域，海冰對(duì)海上大直徑樁基礎(chǔ)是個(gè)極大的威脅。1963年庫(kù)克灣兩個(gè)簡(jiǎn)易平臺(tái)被冰推倒；1969年“海二井”鉆井平臺(tái)在巨大的海冰推力作用下倒塌；1977年“海四井”的烽火臺(tái)也被海冰推倒；2000年JZ20-2中南平臺(tái)在海冰作用下發(fā)生天然氣泄漏而被迫停產(chǎn)。2010 年，位于渤海灣的大港灘海油田海區(qū)冰情嚴(yán)重，海上設(shè)施及平臺(tái)被冰圍困，9口井的海上井口在重冰推壓下消失?？梢?jiàn)，受海冰威脅的海上大直徑樁基礎(chǔ)需要有抗冰裝置的保護(hù)。

通常，樁基礎(chǔ)的抗冰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為一個(gè)錐形結(jié)構(gòu)，對(duì)于大直徑樁而言，若采用錐形結(jié)構(gòu)，由于直徑較大造成椎體體積大、工程量較大，施工困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：

為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題的不足，本發(fā)明的目的是提供一種具有抗冰結(jié)構(gòu)的海上大直徑樁基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、用鋼量相對(duì)較少、成本相對(duì)較低，以提高海上大直徑樁的抗冰能力。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

具有抗冰結(jié)構(gòu)的海上大直徑樁基礎(chǔ)，其特征在于，包括若干個(gè)抗冰標(biāo)準(zhǔn)件，若干個(gè)抗冰標(biāo)準(zhǔn)件沿著環(huán)形對(duì)稱(chēng)、均勻地焊接在鋼質(zhì)樁基礎(chǔ)周?chē)?，若干個(gè)抗冰標(biāo)準(zhǔn)件之間設(shè)有主加筋板和上下兩道次加筋板，若干個(gè)抗冰標(biāo)準(zhǔn)件、主加筋板和上下兩道次加筋板連接固定形成抗冰結(jié)構(gòu)。

所述的具有抗冰結(jié)構(gòu)的海上大直徑樁基礎(chǔ)，其特征在于，所述的抗冰標(biāo)準(zhǔn)件為金屬板，金屬板背面為與鋼質(zhì)樁基礎(chǔ)外壁焊接的平面，金屬板前端面中部呈山峰狀，山峰面上設(shè)有沿徑向朝外的弧形破冰刀刃，金屬板上設(shè)有兩個(gè)上下對(duì)稱(chēng)設(shè)置的三角形孔洞，金屬板前端面上下端對(duì)稱(chēng)設(shè)置有三角形狀的擋冰凸件。

所述的具有抗冰結(jié)構(gòu)的海上大直徑樁基礎(chǔ)，其特征在于，所述的主加筋板焊接在兩兩相鄰的抗冰標(biāo)準(zhǔn)件的上下對(duì)稱(chēng)軸處，其不與大直徑樁外壁相互接觸。

所述的具有抗冰結(jié)構(gòu)的海上大直徑樁基礎(chǔ)，其特征在于，所述次加筋板對(duì)稱(chēng)地焊接在兩兩相鄰的抗冰標(biāo)準(zhǔn)件的三角形孔洞的外側(cè)，其與大直徑樁外壁也相互焊接連接。

本發(fā)明的有益效果是：

1、所述抗冰標(biāo)準(zhǔn)件上對(duì)稱(chēng)設(shè)置了兩條破冰刀刃，當(dāng)海冰與破冰刀刃接觸作用時(shí)，由于刃口接觸面積小，產(chǎn)生應(yīng)力集中使海冰容易破斷，破冰效果好；

2、所述抗冰標(biāo)準(zhǔn)件上對(duì)稱(chēng)設(shè)置的兩條破冰刀刃呈向內(nèi)凹弧形狀，與傳統(tǒng)錐狀表面的斜面相比，海冰在弧形面上滑動(dòng)時(shí)的接觸面積(一般僅前后兩端接觸)更小，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中而破斷；

3、所述抗冰標(biāo)準(zhǔn)件的兩端對(duì)稱(chēng)地設(shè)置擋冰凸件，使海冰在弧形破冰刀刃上滑行、折斷后，從擋冰凸件處翻轉(zhuǎn)、脫落，使海冰無(wú)法直接接觸、損壞大直徑樁；

4、所述抗冰標(biāo)準(zhǔn)件上對(duì)稱(chēng)設(shè)置兩個(gè)三角形孔洞，使整體用鋼量減少；抗冰標(biāo)準(zhǔn)件相互之間設(shè)有主加筋板與兩道次加筋板，整體剛度大；抗冰標(biāo)準(zhǔn)件均勻地分布在樁基礎(chǔ)周?chē)?，呈軸對(duì)稱(chēng)分布，使海冰從任意方向作用于大直徑樁時(shí)，一般有1~3個(gè)抗冰標(biāo)準(zhǔn)件與海冰正面接觸，抗冰效果好。

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明抗冰標(biāo)準(zhǔn)件的主視圖。

圖2為圖1的A-A剖面圖。

圖3為本發(fā)明抗冰標(biāo)準(zhǔn)件的破冰示意圖。

圖4為本發(fā)明抗冰標(biāo)準(zhǔn)件焊接在樁基礎(chǔ)四周的主視圖。

圖5為本發(fā)明抗冰標(biāo)準(zhǔn)件焊接在樁基礎(chǔ)四周的俯視圖。

圖6為本發(fā)明抗冰標(biāo)準(zhǔn)件焊接成半圓形的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明抗冰標(biāo)準(zhǔn)件焊接成圓形的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1、抗冰標(biāo)準(zhǔn)件；2、破冰刀刃；3、擋冰凸件；4、三角形孔洞；5、海冰；6、大直徑樁；7、主加筋板；8、次加筋板；A、高潮位；B、平均潮位；C、低潮位。

具體實(shí)施方式：

參見(jiàn)附圖：

具有抗冰結(jié)構(gòu)的海上大直徑樁基礎(chǔ)，由一定數(shù)量的抗冰標(biāo)準(zhǔn)件1對(duì)稱(chēng)、均勻地焊接在鋼質(zhì)樁基礎(chǔ)周?chē)伞：附釉阡撡|(zhì)樁基礎(chǔ)周?chē)目贡鶚?biāo)準(zhǔn)件相互之間設(shè)有主加筋板7與上下兩道次加筋板8，以提高抗冰標(biāo)準(zhǔn)件的側(cè)向剛度?？贡鶚?biāo)準(zhǔn)件1均勻地分布在樁基礎(chǔ)周?chē)瘦S對(duì)稱(chēng)狀態(tài)，且破冰刀刃2沿徑向朝外，從而形成抗冰結(jié)構(gòu)。

抗冰標(biāo)準(zhǔn)件1為上下對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，外側(cè)對(duì)稱(chēng)設(shè)兩道向內(nèi)凹的弧形破冰刀刃2，破冰刀刃2呈刃口狀，當(dāng)海冰與破冰刀刃2接觸作用時(shí)，由于相互接觸面積較小，接觸面上產(chǎn)生應(yīng)力集中使海冰容易破斷，從而提高破冰效果。

抗冰標(biāo)準(zhǔn)件1上對(duì)稱(chēng)設(shè)置的兩條破冰刀刃2呈向內(nèi)凹弧形狀，與傳統(tǒng)錐狀表面的斜面相比，海冰在弧形面上滑動(dòng)時(shí)的接觸面積(一般僅前后兩端接觸)更小，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中而破斷；

抗冰標(biāo)準(zhǔn)件1的兩端對(duì)稱(chēng)地設(shè)置擋冰凸件3，使海冰在弧形破冰刀刃2上滑行、折斷后，從擋冰凸件3處翻轉(zhuǎn)、脫落，使海冰無(wú)法直接接觸、損壞大直徑樁6。

抗冰標(biāo)準(zhǔn)件1上對(duì)稱(chēng)設(shè)置兩個(gè)三角形孔洞4，使整體用鋼量減少；抗冰標(biāo)準(zhǔn)件相互之間設(shè)有主加筋板7與兩道次加筋板8，整體剛度大。

主加筋板7焊接在兩兩相鄰的抗冰標(biāo)準(zhǔn)件1的上下對(duì)稱(chēng)軸處，其不與大直徑樁6相互接觸，對(duì)抗冰標(biāo)準(zhǔn)件起橫向支撐的作用。

次加筋板8對(duì)稱(chēng)地焊接在兩兩相鄰的抗冰標(biāo)準(zhǔn)件1的三角形孔洞4的外側(cè)，其與大直徑樁6也相互焊接連接。

抗冰標(biāo)準(zhǔn)件1均勻地分布在樁基礎(chǔ)周?chē)?，使海冰從任意方向作用于大直徑?時(shí)，一般有1~3個(gè)抗冰標(biāo)準(zhǔn)件與海冰正面接觸，抗冰效果好。

抗冰標(biāo)準(zhǔn)件1的高度根據(jù)擬防護(hù)樁所在海域的高潮位與低潮位確定。

優(yōu)選的，抗冰標(biāo)準(zhǔn)件1的上部擋冰凸件3處在大直徑樁6的高潮位，抗冰標(biāo)準(zhǔn)件1的下部擋冰凸件3處在大直徑樁6的低潮位，抗冰標(biāo)準(zhǔn)件1的上下對(duì)稱(chēng)軸處應(yīng)在大直徑樁6的平均潮位。

優(yōu)選的，抗冰標(biāo)準(zhǔn)件1上兩條破冰刀刃2的交叉點(diǎn)(即最高點(diǎn))與擋冰凸件3最低點(diǎn)的連線(xiàn)與鉛垂線(xiàn)的夾角在20°~60°之間。

優(yōu)選的，大直徑樁6周?chē)鷮?duì)稱(chēng)、均勻地焊接抗冰標(biāo)準(zhǔn)件1的數(shù)量在12~24之間。樁徑較小時(shí)取小值，樁徑較大時(shí)取大值。

抗冰標(biāo)準(zhǔn)件1、主加筋板7、次加筋板8、大直徑樁6之間的連接均采用焊接方式。

抗冰標(biāo)準(zhǔn)件1在大直徑樁6上的具體位置，由樁的入土深度、海水深度、高潮位、低潮位等參數(shù)共同確定。

抗冰標(biāo)準(zhǔn)件1焊接在大直徑樁6周?chē)纬煽贡Y(jié)構(gòu)后，其對(duì)樁基礎(chǔ)的施工無(wú)影響；由于抗冰結(jié)構(gòu)具有刃口，樁基施工時(shí)應(yīng)包裹、保護(hù)好刃口，防止其碰撞變形。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：抗冰標(biāo)準(zhǔn)件上的破冰刀刃，使海冰產(chǎn)生應(yīng)力集中容易破斷，破冰效果好；破冰刀刃呈向內(nèi)凹弧形狀，也有利于海冰的破斷；擋冰凸件迫使海冰翻轉(zhuǎn)、脫落，使海冰無(wú)法接觸樁基礎(chǔ)；抗冰標(biāo)準(zhǔn)件用鋼量少，焊接主加筋板與次加筋板后整體剛度大；抗冰標(biāo)準(zhǔn)件在樁基礎(chǔ)周?chē)瘦S對(duì)稱(chēng)分布，能抵抗任意方向的海冰作用。

本發(fā)明不局限于上述具體實(shí)施方式，根據(jù)上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，本發(fā)明還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。