CN103485341B - 一种双圆台形桩靴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双圆台形桩靴，包括壳体，设置在壳体中的加强筋和与壳体上端相连接的靴盖，所述壳体由上下至少2个相连接的倒置空腔圆台体组成，所述上圆台体开设有同轴线的上大下小直径的中心孔；所述下圆台体为桶形状，其桶口直径与所述上圆台体的小直径中心孔孔径相同并相连接；所述上圆台体与所述下圆台体相连接的端面设有圆台台肩，所述圆台台肩上设有若干圈环槽，自圆台中心沿径向射线方向的圆周面上还均等设有若干条直槽，所述下圆台体的桶底面上设有至少1圈环槽；所述上圆台体的上端面上靠近边缘的圆周面上均等设置有3个用于安装桩腿弦杆的孔。本发明提高了桩靴的抗压能力，使得桩靴同时具有抗侧向滑移和抗海流冲刷的优点。

Description

一种双圆台形桩靴

技术领域

本发明属于海洋平台技术领域，涉及一种桩靴，更具体是涉及一种用于自升式平台桩腿的双圆台形桩靴，适用于各种复杂环境的海床。

背景技术

桩靴是在自升式平台上使用的一种结构物，自升式平台每个桩腿下面都固定连接着一个桩靴，其类似于放大的“铁饼”，与桩腿一道支撑起整个平台。由于平台各个桩靴之间的机械独立性，桩靴支撑的平台与席地（沉垫）支撑的平台相比，可以适应各种不同的海床状态,如：在不平海底或略微倾斜的海域作业。各种自升式钻井平台与钻井船需要在各种复杂海况下作业，由于桩靴对平台起基础性的支撑作用，使得桩靴的设计与优化也越来越受到重视。合理的桩靴外形对于提高土壤承载力，降低桩腿入泥深度，防止平台发生侧倾等具有重要意义。

传统锥形桩靴在浅插桩阶段时的定位主要靠底部的锥形与龙头，其中，初始定位时依靠的是龙头，进一步定位依靠的是底部的锥形。由于龙头的锥形使得其在初始定位时与土壤发生点接触，容易发生压溃现象，这不利于桩靴的二次使用。另外，土壤对桩靴底板的水平作用力用于抵抗桩靴的侧向滑移，但传统桩靴底板侧向投影面积有限，使得传统桩靴在抵抗侧向滑移上能力不足。传统桩靴并未有效利用土壤对桩靴的摩擦力来提高入泥阻力，进而降低桩靴的入泥深度。《海上移动式平台设计与建造规范》指出，土壤对桩靴底板的压力是成规律性变化的，底部为零，边缘为平均压力的两倍，而传统桩靴结构在外形上，并未充分考虑和利用这一受力特点。从整体上来看，原先结构又不能有效抵抗海流对桩靴底部土壤的冲刷。

专利号为201110095451.X，名称为“可伸缩钻井平台桩靴结构”的专利，通过内部能伸缩的钢骨架将传统的固定式的桩靴结构改为活动式的桩靴机构，类似于伞的开合。在插桩过程中，通过收缩钢骨架，使得桩靴以圆筒形迅速插入，在到达目标深度后，张开钢骨架，达到扩大桩靴的承载面积的目的。但条状机构不能充分发挥其作用区域承载力，且开放式液压机构在海床下面，其可靠性无法得到保证，因此，实际应用尚存在有需要解决的技术问题。

因此，设计出一种龙头低压溃程度、抗侧向滑移、低入泥深度和抗海流冲刷的桩靴结构对于复杂环境下平台的安全作业具有很重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述传统锥形桩靴存在的不足，提供一种双圆台形桩靴。本发明抗压溃能力强，能有效提高桩靴抗侧向滑移和抗海流冲刷能力，为平台在海上复杂环境下的安全作业提供保障，从而提高自升式平台使用安全性。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种双圆台形桩靴，包括壳体，设置在壳体中的加强筋和与壳体上端相连接的靴盖，其中所述壳体由上下至少2个相连接的倒置空腔圆台体组成，所述上圆台体开设有同轴线的上大下小直径的中心孔；所述下圆台体为桶形状，其桶口直径与所述上圆台体的小直径中心孔孔径相同并相连接；所述上圆台体与所述下圆台体相连接的端面设有圆台台肩，所述圆台台肩上设有若干圈环槽，自圆台中心沿径向射线方向的圆周面上还均等设有若干条直槽，所述下圆台体的桶底外面上设有至少1圈环槽；所述上圆台体的上端面上靠近边缘的圆周面上均等设置有3个用于安装桩腿弦杆的孔。

上述所述靴盖为开口朝下的桶形圆台体，桶形圆台体桶口与所述上圆台体的上端设有的大直径中心孔相连接。

上述所述的壳体由上下2个相连接的倒置空腔圆台体组成。

上述所述的圆台台肩上设有若干圈环槽为2圈；设有的直槽为6条。

上述所述的环槽和直槽的断截面形状均为等腰梯形，梯形的下底角为60°～75°。

上述所述上圆台体的锥角为α=35°～45°，所述下圆台体的锥角为β=25°～35°，所述靴盖的锥角为γ=70°～80°。

上述所述的连接为焊接连接。

本发明的一种双圆台形桩靴的优点和有益效果：

1、本发明由于所述下圆台体的下端为平面，相对于传统的锥形龙头而言，提高了龙头的抗压溃能力，延长了桩靴的使用寿命。所述上圆台体与下圆台体的两端都是上大下小，其作用是在桩靴随桩腿插入海床时，方便桩靴定位。作为靴盖的圆台体两端是上小下大，其作用是方便桁架式桩腿起桩时，桩靴上面的泥土能够较流畅地从桩靴上面滑出。所述上圆台体和下圆台体的梯形槽类似于“鞋钉”可增加与海床接触面积，增加其摩擦力，同时有效地提高桩靴抗侧向滑移和抗海流冲刷能力。内部加强筋的设置可以提高桩靴的刚性。

依据中国船级社《海上移动式平台设计与建造规范》，靠近边缘位置处，土壤对桩靴的压力增大，可使靠近边缘位置的梯形槽下底角尽量小，使得面积增加的效果最明显，这样就能够充分利用这个位置的高压力来提供尽可能大的垂直作用力和水平作用力。

2、本发明由于环槽和直槽的分散性，因此较传统的锥形桩靴，尽可能地保证了水平力与垂直力的作用稳定性。环槽和直槽对容纳在其中的土体具有保护作用，可以有效地抵抗海流对桩靴底部土壤的冲刷，尽可能地避免了由于土壤流失所导致的偏心受力。

3、本发明结构简单，安全可靠，以带有环槽的平面结构替换传统桩靴龙头锥形结构，提高了龙头的抗压能力，克服传统桩靴龙头易压溃现象；采用带有环槽和直槽的底板替代传统锥形底板，使得桩靴同时具有抗侧向滑移和抗海流冲刷的优点；由于增大了桩靴入泥阻力，因此也减小了桁架式桩腿入泥深度。

本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1为本发明的双圆台形桩靴的主视图，

图2为图1所示双圆台形桩靴的俯视图，

图3为图2所示双圆台形桩靴的A-A向剖面图，

图4为图3所示双圆台形桩靴的B-B向剖视图，

图5为图1所示双圆台形桩靴的仰视图，

图中：1-靴盖，2-上圆台体，3-下圆台体（龙头），4-桩腿弦杆，5-加强筋

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的双圆台形桩靴做进一步的描述：

如图1至图5所示，一种双圆台形桩靴，包括钢质壳体，设置在壳体中的钢质加强筋5和与壳体上端面采用焊接相连接的钢质靴盖1，其中所述壳体由上下2个采用焊接连接的倒置空腔圆台体2和3组成，所述上圆台体2开设有同轴线的上大下小直径的中心孔；所述下圆台体3为桶状形，其桶口直径与所述上圆台体2的小直径中心孔孔径相同并采用焊接连接；所述上圆台体2与所述下圆台体3相连接的端面设有圆台台肩，所述圆台台肩上设有两圈断截面形状均为等腰梯形，梯形的下底角为60°～75°的环槽2-1和2-2，自圆台中心沿径向射线方向的圆周面上还均等设有6条断截面形状均为等腰梯形，梯形的下底角为60°～75°的直槽2-3和2-4，所述下圆台体3的桶底外面上设有1圈断截面形状均为等腰梯形，梯形的下底角为60°～75°的环槽3-1；所述上圆台体2的上端面上靠近边缘的圆周面上均等设置有3个用于安装桩腿弦杆4的孔；所述靴盖1为开口朝下的桶形圆台体，桶形圆台体桶口与所述上圆台体2的上端面设有的大直径中心孔焊接连接；所述加强筋5是断截面形状为弧形的条状钢板，加强筋5对应环槽呈圆周均等隔离竖直与所述壳体和所述靴盖1焊接连接。所述上圆台体2的锥角为α=35°～45°，所述下圆台体3的锥角为β=25°～35°，所述靴盖的锥角为γ=70°～80°。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种双圆台形桩靴，包括壳体，设置在壳体中的加强筋和与壳体上端相连接的靴盖，其特征在于：所述壳体由上下至少2个相连接的倒置空腔圆台体组成，所述上圆台体开设有同轴线的上大下小直径的中心孔；所述下圆台体为桶状形，其桶口直径与所述上圆台体的小直径中心孔孔径相同并相连接；所述上圆台体与所述下圆台体相连接的端面设有圆台台肩，所述圆台台肩上设有若干圈环槽，自圆台中心沿径向射线方向的圆周面上还均等设有若干条直槽，所述下圆台体的桶底外面上设有至少1圈环槽；所述上圆台体的上端面上靠近边缘的圆周面上均等设置有3个用于安装桩腿弦杆的孔。

2.根据权利要求1所述的双圆台形桩靴，其特征是：所述靴盖为开口朝下的桶形圆台体，桶形圆台体桶口与所述上圆台体的上端设有的大直径中心孔相连接。

3.根据权利要求1所述的双圆台形桩靴，其特征在于：所述的壳体由上下2个相连接的倒置空腔圆台体组成。

4.根据权利要求1所述的双圆台形桩靴，其特征在于：所述的圆台台肩上设有若干圈环槽为2圈；设有的直槽为6条。

5.根据权利要求1或4所述的双圆台形桩靴，其特征在于：所述的环槽和直槽的断截面形状均为等腰梯形，梯形的下底角为60°～75°。

6.根据权利要求1所述的双圆台形桩靴，其特征在于：所述上圆台体的锥角为α=35°～45°，所述下圆台体的锥角为β=25°～35°，所述靴盖的锥角为γ=70°～80°。

7.根据权利要求1所述的双圆台形桩靴，其特征在于：所述的连接为焊接连接。