CN102251534A - 采用桩-桶基础结构的海洋工程基础 - Google Patents

采用桩-桶基础结构的海洋工程基础 Download PDF

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Abstract

本发明公开了采用桩-桶基础结构的海洋工程基础,包括先沉桩后沉桶法和先沉桶后沉桩法,在桩-桶基础结构沉入海底土层后,可通过节点特殊结构构造抵抗上拔、下压和水平的荷载,以维持基础结构的稳定,将桩-桶基础的工程性质结合机械设计性能,对桩和桶的结合部分进行构造加强。本发明既发挥了桩基础的很好的竖向承载能力,又保留了桶基础,很好的抗水平荷载的能力。使两种基础优势互补,所以这种基础有很好的发展前景,具有进行深入工程研究的价值。

Description

采用桩-桶基础结构的海洋工程基础
技术领域
[0001] 本发明涉及到海洋建筑物建设领域,特别涉及到采用桩-桶基础结构的海洋工程 ■石出。
背景技术
[0002] 随着我国近海海洋油气田及深水码头的开发,桩-桶形基础结构为海洋建筑物建设提供了一条新路。运用ABAQUS软件分析不同尺寸的桩-桶基础的极限承载力以及地基土受影响区域的变化。桩-桶基础应力较大的部位在桩和桶的结合部位,而且桩和桶作为同一基础结构中的两个部分,其在土体中相互作用时表现出的整体刚度、抗弯性能、抗水平荷载能力和抗拔抗压能力也有很大差别。由于海洋环境复杂,影响因素多,因此海洋工程对基础的要求越来越高,现有的技术手段无法满足这种需求。
[0003] 综上所述,针对现有技术的缺陷,特别需要桩-桶基础结构的海洋工程基础,以解决以上提到的问题。
发明内容:
[0004] 本发明的目的在于提供采用桩-桶基础结构的海洋工程基础,通过采用桶-桩结构的复合使用,既保留了桩基础的竖向承载能力,又保留了桶基础的水平承载能力。
[0005] 本发明所解决的技术问题可以采用以下方案来实现:
[0006] 一种采用桩-桶基础结构的海洋工程基础,包括一桩身和一桶体,其特征在于,所述桩身顶部1/3处设有6个对称梯形桩翼,6个梯形桩翼下方设有一凹槽;桶体顶部设有 6个对称肋板,6个肋板的内立面设有一与凹槽相对应的弹簧立方体,用于连接固定桩身和桶体;桶体中心设有一小孔,用一孔盖塞住,孔盖由一钢丝连接至岸上,以便回收反复利用; 所述海洋工程桩还包括6面上宽下窄卡槽片,用于固定桩身和桶体。一种采用桩-桶基础结构的海洋工程基础的使用方法,采取先沉桶后沉桩的顺序,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
[0007] 1)在沉桶时,桶口封盖钢材料圆形孔盖,以防止空气进入阻碍沉桶,孔盖顶端由钢丝连接于岸上,方便回收反复利用,至桶体上表面与海底土层表面持平,然后将桶盖移除;
[0008] 2)沉桩时,将桩身中心定位对准桶口中心,桩翼对准桶顶肋板,沉桩至桩翼接触桶顶肋板,由肋板支撑桩身结构,桩身和上部结构的荷载通过桩翼传递给桶顶肋板并扩散于周围地基土中以维持基础稳定;
[0009] 3)同时,桶体顶部肋板立面设置的弹簧立方体弹出嵌入桩翼下方凹槽内,用以抵抗桩身在海底土中由浮力所产生的向上方向的上拔力,并将上宽下窄的卡槽片通过尺桩送桩器连接送至桩身与桶孔当中空隙处卡紧,以固定桩与桶的连接处。
[0010] 一种采用桩-桶基础结构的海洋工程基础,包括一桩身和一桶体,其特征在于,所述桩身顶部1/3处设有一圆形支撑板,其半径大于桩身半径,用于支撑桶体;所述桶体由桶身和桶盖组成,桶身中心有一开口,其半径大于桩身半径,配合毛毡橡胶圈起密封作用;桶身顶部设有6个对称肋板,与桶盖上的6个对称倾斜孔槽对应咬合,起密封固定的作用。
[0011] 一种采用桩-桶基础结构的海洋工程基础的使用方法,采取先沉桩后沉桶的顺序,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
[0012] 1)首先将桩身沉至圆盘支撑板略低于海底土层表面的位置;
[0013] 2)然后进行沉桶,将桶口中心对准桩身中心,套入桩身,下沉直至桶顶底部接触桩身圆形支撑板,由桩身圆盘支撑板支撑桶结构,桶身与上部结构的荷载通过桩身圆盘支撑板传递到周围地基土中以维持基础稳定,固定在桶口处的中心开口的毛毡橡胶圈则可紧紧套在桩身,达到密封作用;
[0014] 3)最后将桶盖套入桩身,桶盖设置有6个对称倾斜孔槽,与桶顶肋板对应并咬合, 起到密封固定的作用。
[0015] 由于海洋环境复杂,影响因素多,因此海洋工程对基础的要求越来越高,本发明既发挥了桩基础的很好的竖向承载能力,又保留了桶-基础很好的抗水平的能力。使两种基础优势互补,所以这种基础有很好的发展前景,具有进行深入工程研究的价值。
附图说明:
[0016] 图1为本发明所述的先沉桶后沉桩法的装置结构示意图。
[0017] 图2为本发明所述的先沉桶后沉桩法的桩身结构示意图。
[0018] 图3为本发明所述的先沉桶后沉桩法的凹槽和弹簧立方体示意图。
[0019] 图4为本发明所述的先沉桶后沉桩法的卡槽片示意图。
[0020] 图5为本发明所述的先沉桩后沉桶法的桩身结构示意图。
[0021] 图6为本发明所述的先沉桩后沉桶法的桶体结构示意图。
具体实施方式:
[0022] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本发明。
[0023] 实施例一:先沉桶后沉桩法
[0024] 如图1,2,3,4所示,一种采用桩-桶基础结构的海洋工程基础,包括一桩身和一桶体,桶体顶处设置6个对称肋板400,对称肋板400起到固定桶身稳定、加强桶体结构、防止桶顶面水平变形的作用。形状由三角形结合矩形组成,肋板矩形顶略高起到支撑桩身作用。 肋板靠近桶口端立面设置弹簧立方体。
[0025] 桩身顶部约1/3处相应设置6个对称梯形桩翼,翼底板有加宽,其宽度与桶顶肋板 400相同。在桩翼500下方,在桩身对应桶口端肋板立面处设置6个对称的向下开口的凹槽 510。
[0026] 在沉桶时,桶口封盖钢材料圆形孔盖,以防止空气进入,阻碍沉桶。孔盖顶端由钢丝连接于岸上,方便回收反复利用。沉桶至桶顶上表面与海底土层表面持平。沉桩时,将桩身中心定位对准桶口中心,并桩翼对准桶顶肋板,沉桩至桩翼500接触桶顶肋板,由桶顶肋板支撑桩结构。桩体与上部结构的荷载通过桩翼500传递给桶顶肋板并扩散于周围地基土中以维持基础稳定。与此同时,桶口端肋板立面设置的弹簧立方体600弹出嵌入桩翼500 下方凹槽510内,用以抵抗桩身在海底土中由浮力所产生的向上方向的上拔力。并有上宽下窄的卡槽片700,由尺桩送桩器连接送至桩身与桶孔当中空隙处卡紧,以固定桩与桶的连接处。
[0027] 本发明桩-桶结构采用钢材料。原始设计尺寸:桩长L为18米,桩半径r为0.5 米。桶外半径R为3米,桶壁高度H为5米,桶顶厚度、为0. 5米,桶壁厚度t2为0. 3米。
[0028] 实施例二 :先沉桩后沉桶法
[0029] 如图5,6所示,一种采用桩-桶基础结构的海洋工程基础,包括一桩身和一桶体, 桩身100靠顶部1/3处设置同材料圆盘支撑板110,其半径大于桶口 210半径,以起到支撑桶身200的作用。桶顶处设置6个对称肋板220,对称肋板220起到固定桶身200稳定、加强桶体结构、防止桶顶面水平变形的作用。肋板220下预留缺口,在接近桶口 210处固定毛毡橡胶圈,在其中心处开口,开口直径略小于桩身100直径以起到密封作用。
[0030] 沉桩时,将桩身100沉至圆盘支撑板110略低于海底土层表面。然后进行沉桶,将桶口 210中心对准桩身100中心,套入桩身100,下沉直至桶顶底部接触桩身100圆形支撑板110,由桩身圆盘支撑板110支撑桶结构。桶身200与上部结构的荷载通过桩身圆盘支撑板110传递到周围地基土中以维持基础稳定。而固定在桶口 210处的中心开口的毛毡橡胶圈则可紧紧套在桩身100,达到密封作用。最后将钢制桶顶盖套入桩身100,桶顶盖设置 6个对称倾斜孔槽,与桶顶肋板220对应并咬合,起到密封固定的作用。
[0031] 桩-桶结构采用钢材料。原始设计尺寸:桩长L为18米,桩半径r为0.5米。桶外半径R为3米,桶壁高度H为5米,桶顶厚度、为0. 5米,桶壁厚度t2为0. 3米。
[0032] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1. 一种采用桩-桶基础结构的海洋工程基础,包括一桩身和一桶体,其特征在于,所述桩身顶部1/3处设有6个对称梯形桩翼,6个梯形桩翼下方设有一凹槽;桶体顶部设有 6个对称肋板,6个肋板的内立面设有一与凹槽相对应的弹簧立方体,用于连接固定桩身和桶体;桶体中心设有一小孔,用一孔盖塞住,孔盖由一钢丝连接至岸上,以便回收反复利用; 所述海洋工程桩还包括6面上宽下窄卡槽片,用于固定桩身和桶体。
2. 一种采用桩-桶基础结构的海洋工程基础的使用方法,采取先沉桶后沉桩的顺序, 其特征在于,所述方法包括如下步骤:1)在沉桶时,桶口封盖钢材料圆形孔盖,以防止空气进入阻碍沉桶,孔盖顶端由钢丝连接于岸上,方便回收反复利用,至桶体上表面与海底土层表面持平,然后将桶盖移除;2)沉桩时,将桩身中心定位对准桶口中心,桩翼对准桶顶肋板,沉桩至桩翼接触桶顶肋板,由肋板支撑桩身结构,桩身和上部结构的荷载通过桩翼传递给桶顶肋板并扩散于周围地基土中以维持基础稳定;3)同时,桶体顶部肋板立面设置的弹簧立方体弹出嵌入桩翼下方凹槽内,用以抵抗桩身在海底土中由浮力所产生的向上方向的上拔力,并将上宽下窄的卡槽片通过尺桩送桩器连接送至桩身与桶孔当中空隙处卡紧,以固定桩与桶的连接处。
3. 一种采用桩-桶基础结构的海洋工程基础,包括一桩身和一桶体,其特征在于,所述桩身顶部1/3处设有一圆形支撑板,其半径大于桩身半径,用于支撑桶体;所述桶体由桶身和桶盖组成,桶身中心有一开口,其半径大于桩身半径,配合毛毡橡胶圈起密封作用;桶身顶部设有6个对称肋板,与桶盖上的6个对称倾斜孔槽对应咬合,起密封固定的作用。
4. 一种采用桩-桶基础结构的海洋工程基础的使用方法,采取先沉桩后沉桶的顺序, 其特征在于,所述方法包括如下步骤:1)首先将桩身沉至圆盘支撑板略低于海底土层表面的位置;2)然后进行沉桶,将桶口中心对准桩身中心,套入桩身,下沉直至桶顶底部接触桩身圆形支撑板,由桩身圆盘支撑板支撑桶结构,桶身与上部结构的荷载通过桩身圆盘支撑板传递到周围地基土中以维持基础稳定,固定在桶口处的中心开口的毛毡橡胶圈则可紧紧套在桩身,达到密封作用;3)最后将桶盖套入桩身,桶盖设置有6个对称倾斜孔槽,与桶顶肋板对应并咬合,起到密封固定的作用。
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