CN103482035B - 拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构 - Google Patents

拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构,包括:多个单体模块,相邻的单体模块相互连接,每个单体模块包括平台、浮箱和立柱,立柱的上下端分别与平台和浮箱相连。浮箱包括浮箱面层和浮箱内部填充块。立柱包括立柱面层和立柱内部填充块。平台包括平台面层和平台承重结构。其中,浮箱面层、立柱面层和平台面层为活性粉末混凝土层,浮箱内部填充块和立柱内部填充块为水泥基类固体浮力材料块。根据本发明的拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构,通过使用活性粉末混凝土层和水泥基类固体浮力材料块,从而提高拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构的耐腐蚀性、抗爆性、耐久性及承重能力,延长拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构的使用寿命。

Description

拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构
技术领域
[0001]本发明涉及海洋工程技术领域,尤其涉及一种拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构。
背景技术
[0002]随着人口的增长、资源的匮乏、环境的污染,世界各国纷纷将目光投向了占有地球面积70.9%的海洋。各个国家大力推行海洋强国战略,把海洋开发作为解决上述问题的重要途径。我国国民经济的快速发展对能源的需求也越来越大,同时我国拥有辽阔的海疆,海洋资源和能源的科学开发、利用、保护是当前和未来我国最为关注的重点之一。
[0003]我国海洋装备制造才刚刚起步,海洋油气开发仍主要集中在沿海,因此我们迫切需要展开超大型海上浮式结构(Very Large Floating Structure,VLFS)的研发,这对我国深远海发展具有十分重要的战略意义。
[0004]目前,世界上VLFS主要有两种结构形式:箱式和半潜式。其中,箱式VLFS主要由浮于水面的浮箱拼装而成,箱式VLFS整体上就像一块浮于水面的巨型平板,水动力性能较差,可用于海上浮动机场。半潜式VLFS主要是由立柱和水中的浮箱共同支撑上部结构,可用于海上移动式基地。
[0005]相比于一般海洋结构,VLFS的尺度通常以公里计,所以结构庞大,结构强度要求高,制造和施工难度大,周期长,工程成本高,远离海岸线维修难度大,这就要求VLFS具有使用寿命长、维护费用低的特点。同时由于VLFS的尺度大而易受到攻击,立柱和浮箱受到攻击损伤会改变VLFS的浮力,从而影响VLFS的正常使用。现有技术中,一般的海上结构平台多采用钢结构形式,因此无法满足VLFS的抗爆需要。
发明内容
[0006]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明的目的在于提供一种拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构。
[0007]根据本发明的拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构,包括:多个单体模块,相邻的所述单体模块相互连接,每个所述单体模块包括平台、浮箱和立柱,所述立柱的上下端分别与所述平台和所述浮箱相连,所述浮箱包括浮箱面层和浮箱内部填充块,所述浮箱面层包覆在所述浮箱内部填充块的外表面上;所述立柱包括立柱面层和立柱内部填充块,所述立柱面层包覆在所述立柱内部填充块的外表面上;所述平台包括平台面层和平台承重结构,所述平台面层设在所述平台承重结构的上表面和侧壁上;其中,所述浮箱面层、所述立柱面层和所述平台面层为活性粉末混凝土层,所述浮箱内部填充块和所述立柱内部填充块为水泥基类固体浮力材料块。
[0008]根据本发明的拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构,通过使用活性粉末混凝土层和水泥基类固体浮力材料块,从而提高拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构的耐腐蚀性、抗爆性、耐久性及承重能力,延长拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构的使用寿命。另外,立柱和浮箱在受到攻击损伤后短期内不影响正常使用,从而提高拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构的实用性。
[0009]另外,根据本发明的拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构还可具有如下附加技术特征:
[0010]根据本发明的一个实施例,所述浮箱内部填充块包括多个子填充块。从而可将单个子填充块的尺寸减小,降低浮箱内部填充块的加工、装配、维修难度。
[0011]具体地,所述多个所述子填充块呈多排多列且均匀分布设置。
[0012]具体地,所述浮箱面层的厚度为20-100mm。从而在保证浮箱具有足够的结构强度、抗震能力、抗爆能力、抗腐蚀能力的前提下,降低浮箱的重量,提高单体模块的承重能力。
[0013]具体地,所述立柱面层的厚度为20-100mm。从而提高立柱的结构强度、抗腐蚀性及使用寿命。
[0014]可选地,所述立柱面层的横截面为圆形和多边形中的其中之一。从而提高立柱的美观性,降低立柱的加工难度。
[0015]具体地,所述平台面层的厚度为20-100mm。从而提高平台的结构强度、抗爆性能、抗火性及使用寿命。
[0016]进一步地,所述平台承重结构为中空件。从而增加平台的使用面积,提高平台的实用性。
[0017]可选地,所述平台的侧壁上设有与所述平台承重结构内连通的开口,所述平台还包括用于打开或关闭所述开口的封闭式机库甲板。从而降低外部环境对内部空间的影响。
[0018]具体地,所述平台承重结构为钢-混凝土组合结构。从而提高平台承重结构的承载能力,降低平台承重结构的自重。
[0019]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0020]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
[0021]图1是根据本发明实施例的拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构的结构示意图;
[0022]图2是根据本发明实施例的单体模块的立体图;
[0023]图3是根据本发明实施例的单体模块的俯视图;
[0024]图4是图3所示的单体模块的A-A剖面图。
[0025] 附图标记:
[0026]拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构100、单体模块1、立柱2、浮箱3,平台4,连接件5、飞机跑道6、停机坪7、封闭式机库甲板8、平台面层9、平台承重结构10、立柱面层11、立柱内部填充块12、上部浮箱13、中部浮箱14、下部浮箱15、浮箱面层16、浮箱内部填充块17、海面20
具体实施方式
[0027]下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0028]在本发明的描述中,需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
[0029]此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
[0030]在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0031]下面参考图1-4描述根据本发明实施例的拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构100。
[0032]根据本发明实施例的拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构100,如图1至图3所示,包括:多个单体模块I,相邻的单体模块I相互连接。具体地,如图2所示,每个单体模块I都设有连接件5,相邻的两个单体模块I可通过连接件5连接。在本发明的一些示例中,如图1和图2所示,单体模块I形成为方体形状,此时连接件5可设在每个单体模块I的前后两端,多个单体模块I可在前后方向上依次连接以形成为单排的模块组。连接件5也可设在方形的单体模块I的四个侧壁上,多个单体模块I可在前后、左右方向上相互连接以形成为多排多列的模块组。当然,本发明不限于此,单体模块I也可根据实际需要形成为其他形状,如圆形、梯形或不规则形状等,以满足拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构100的形状的多样化需求。
[0033]在本发明的一个示例中,如图1所示,单体模块I为长方形,单体模块I的长度为300-500m,宽度为150-300m,多个单体模块I通过连接件5首尾连接。相较于传统的海上浮式结构,本发明实施例的单体模块I的尺寸较小,制造、装配、施工容易,维修方便,且组装后的拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构100的水动力性能、抗风浪能力更强。具体地,单体模块I的最小吃水深度为15-2 5m,从而避免单体模块I因吃水太浅而不稳定。
[0034]每个单体模块I包括平台4、浮箱3和立柱2,立柱2的上下端分别与平台4和浮箱3相连。具体地,如图4所示,上述构件在从上到下的方向上依次排列为:平台4、立柱2和浮箱3。浮箱3浸没在海水中以提供单体模块I足够的浮力,平台4显露在海面20上以作为使用场所,例如用户可在平台4上修建飞机跑道6、停机坪7等。立柱2的上下端分别连接平台4和浮箱3,立柱2主要用于支撑平台4。具体地,如图4所示,立柱2的一部分浸没在海水中以提供浮力,立柱2的另一部分显露在海面20上以保证平台4与海面20有足够距离,避免海水轻易地淹没平台4而造成平台4上设施的损坏。
[0035]具体地,如图4所示,浮箱3包括浮箱面层16和浮箱内部填充块17,其中,浮箱3用于提供支撑单体模块I的部分浮力,浮箱面层16包覆在浮箱内部填充块17的外表面上以保护浮箱内部填充块17。立柱2包括立柱面层11和立柱内部填充块12,立柱面层11包覆在立柱内部填充块12的外表面上以保护立柱内部填充块12。平台4包括平台面层9和平台承重结构10,平台承重结构10是平台4的主体支撑结构,平台面层9设在平台承重结构10的上表面和侧壁上以保护平台承重结构10。
[0036]其中,浮箱面层16、立柱面层11和平台面层9为活性粉末混凝土层。由于活性粉末混凝土 (简称RPC)材料具有很高的抗压强度、抗剪强度和较强的耐久性,因此浮箱面层16、立柱面层11和平台面层9具有厚度小、结构强度大、耐久性强的优点。相较于传统技术,根据本发明实施例的单体模块I承重能力更强。又由于活性粉末混凝土材料具有高韧性的特点,因此由活性粉末混凝土层构成浮箱面层16、立柱面层11和平台面层9可提高单体模块I的抗爆能力及抗冲击性能。另外,活性粉末混凝土材料具有耐高温、耐火以及抗腐蚀等特点,因此浮箱面层16、立柱面层11和平台面层9也同样具有耐高温、耐火以及抗腐蚀等特点。
[0037]综上,采用活性粉末混凝土层作为浮箱面层16、立柱面层11和平台面层9,可提高单体模块I的耐腐蚀性、抗爆性、耐久性及承重能力,延长单体模块I的使用寿命。
[0038]由于水泥基类固体浮力材料(CBSBM)为无机材料,水泥基类固体浮力材料不可燃且抗爆性好,且水泥基类固体浮力材料块的密度小于0.8g/cm3,因此浮箱内部填充块17和立柱内部填充块12均采用水泥基类固体浮力材料块。另外,当浮箱面层16或立柱面层11被破坏时,海水不易渗入浮箱3中或立柱2中,单体模块I的浮力在短时间内不受影响,因此采用水泥基类固体浮力材料块可提高浮箱3和立柱2的实用性。
[0039]综上,采用水泥基类固体浮力材料块作为浮箱内部填充块17和立柱内部填充块12,可提高单体模块I的抗爆性、实用性及承重能力。
[0040]根据本发明实施例的拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构100,通过使用活性粉末混凝土层和水泥基类固体浮力材料块,从而提高拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构100的耐腐蚀性、抗爆性、耐久性及承重能力,延长拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构100的使用寿命。另外,立柱2和浮箱3在受到攻击损伤后短期内不影响正常使用,从而提高拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构100的实用性。
[0041 ]在本发明的一些实施例中,如图4所示,浮箱内部填充块17包括多个子填充块,浮箱面层16包覆在拼装后的多个子填充块的外表面上,从而降低浮箱内部填充块17的加工、装配、维修的难度。例如,当浮箱内部填充块17因撞击或炮弹攻击而部分受损时,维修时只需更换受损区域的子填充块即可,从而降低维修成本。另外,浮箱内部填充块17分化为多个子填充块,可适于浮箱3尺寸的多样化需求。当浮箱3的尺寸变动时,只需增加或减少子填充块的个数或改变排列的方式即可,从而便于浮箱3的批量化生产。
[0042]根据本发明的一些实施例,如图4所示,多个子填充块呈多排多列且均匀分布设置。在一个具体示例中,如图4所示,浮箱内部填充块17包括三层子填充块,三层子填充块在从上到下的方向上依次为:上部浮箱13、中部浮箱14和下部浮箱15。每一层子填充块均由多个子填充块拼装而成。浮箱面层16包覆在拼装好后的三层子填充块的外表面上。多个子填充块呈多层均匀分布,提高了子填充块的拼装、修护及更换的便利性。当然,本发明实施例的子填充块不限于三层,子填充块的层数由实际需要决定。
[0043]在本发明的一些实施例中,浮箱面层16的厚度为20-100mm,从而在保证浮箱3具有足够的结构强度、抗震能力、抗爆能力、抗腐蚀能力的前提下,降低浮箱3的重量,提高单体模块I的承重能力。
[0044]在本发明的一些实施例中,立柱面层11的厚度为20-100mm,从而提高立柱2的结构强度、抗腐蚀性及使用寿命。
[0045]可选地,立柱面层11的横截面为圆形和多边形中的其中之一,从而提高立柱2的美观性,降低立柱2的加工难度。当然,本发明实施例的立柱面层11的横截面的形状不限于此,还可为其他形状。
[0046]由于钢-混凝土组合结构承载能力高,且钢-混凝土组合结构节省材料、耐久性及防火性好,因此在本发明的一些实施例中,平台承重结构采用钢-混凝土组合结构,从而提高平台的承载能力,降低平台的自重。
[0047]在本发明的一些实施例中,平台面层9的厚度为20-100mm,从而提高平台4的结构强度、抗爆性能、抗火性及使用寿命。
[0048]在本发明的一些实施例中,如图2所示,平台承重结构10为中空件,也就是说,平台4具有内部空间,中空的平台4可增加平台4的使用面积。平台4的内部空间封闭,可避免平台4外的海水、空气等对平台4内部环境造成影响,因此平台4的内部空间可作为封闭式机库、舱室等使用,从而提高平台4的实用性。
[0049]具体地,如图2和图3所示,平台4的侧壁上设有与平台承重结构10内连通的开口,平台4还包括用于打开或关闭开口的封闭式机库甲板8。当封闭式机库甲板8打开开口时,飞机、车辆或其他机器等可通过开口进入平台承重结构10的内部空间内,当封闭式机库甲板8关闭开口时,封闭式机库甲板8可保证内部空间的封闭性,从而降低外部环境对内部空间的影响。
[0050]根据本发明实施例的拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构100,结构强度大,易维护、易拼装、易更换,抗爆性好,防火性强,使用寿命长。
[0051]在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0052]尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构,其特征在于,包括: 多个单体模块,相邻的所述单体模块相互连接,每个所述单体模块包括平台、浮箱和立柱,所述立柱的上下端分别与所述平台和所述浮箱相连,所述浮箱包括浮箱面层和浮箱内部填充块,所述浮箱面层包覆在所述浮箱内部填充块的外表面上; 所述立柱包括立柱面层和立柱内部填充块,所述立柱面层包覆在所述立柱内部填充块的外表面上; 所述平台包括平台面层和平台承重结构,所述平台面层设在所述平台承重结构的上表面和侧壁上;其中,所述浮箱面层、所述立柱面层和所述平台面层为活性粉末混凝土层,所述浮箱内部填充块和所述立柱内部填充块为水泥基类固体浮力材料块。
2.根据权利要求1所述的拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构,其特征在于,所述浮箱内部填充块包括多个子填充块。
3.根据权利要求2所述的拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构,其特征在于,所述多个子填充块呈多排多列且均匀分布设置。
4.根据权利要求1所述的拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构,其特征在于,所述浮箱面层的厚度为20-100mm。
5.根据权利要求1所述的拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构,其特征在于,所述立柱面层的厚度为20-100mm。
6.根据权利要求1所述的拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构,其特征在于,所述立柱面层的横截面为圆形和多边形中的其中之一。
7.根据权利要求1所述的拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构,其特征在于,所述平台面层的厚度为20-100mm。
8.根据权利要求1所述的拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构,其特征在于,所述平台承重结构为中空件。
9.根据权利要求8所述的拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构,其特征在于,所述平台的侧壁上设有与所述平台承重结构内连通的开口,所述平台还包括用于打开或关闭所述开口的封闭式机库甲板。
10.根据权利要求8所述的拼装式海上抗爆巨型混凝土浮式结构,其特征在于,所述平台承重结构为钢-混凝土组合结构。
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