CN103895829B - 一种连续浮筒复合材料浮式结构体系 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续浮筒复合材料浮式结构体系，主要复合材料圆形浮筒、桥面体系、浮筒连接单元以及抱桩装置构成，复合材料圆形浮筒之间采用浮筒连接单元连接；桥面体系架设在浮筒连接单元上，桥面体系由复合材料拉挤型材组成框架、然后在上面铺设复合材料板或者直接在浮筒连接单元上铺设复合材料板材构成；最后采用抱桩装置将浮筒连接单元与定位桩连接，形成复合材料浮式结构体系。本发明施工时连接节点少，能够迅速的完成施工，工业化程度高；同时在海洋环境中具有良好的耐久性；是一种适用于各类水上浮桥、游艇码头浮栈桥以及其他水上平台的浮式结构体系。

Description

一种连续浮筒复合材料浮式结构体系

技术领域

本发明涉及一种浮式结构体系，具体涉及一种连续浮筒复合材料浮式结构体系。

背景技术

目前的水上浮式结构主要基于小型浮箱体系展开，可分为浮箱+面板体系和浮箱拼接体系两大类结构体系。前一体系中，面板部分一般由不锈钢或铝合金梁（杆）构件组成框架、并在其上铺设木板或木塑板材构成，而浮箱固定于框架上，呈连续分布或间断分布。后一种体系中，将一定数量的浮箱紧密排列连接为一体，所有浮箱上表面连为一体作为水上平台的面板使用，而不单独设置面板。上述两种解决方案采用的浮箱以PE浮箱和HDPE浮箱为主，也有PVC浮箱、钢浮箱和混凝土浮箱等，其耐久性较差，尤其是在海洋环境中的耐腐蚀性能较差。另外，对于PE浮箱和HDPE浮箱，由于尺寸较小、连接接头繁多，因此其整体性能较差，承载力较低，且施工繁琐、效率低下；对于钢浮箱或混凝土浮箱，虽可制作大型浮箱以提供足够的浮力，但由于其自重大，导致运输、安装困难。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种承载力高、整体性好、耐腐蚀性能好、施工方便的水上浮式结构体系，适用于大型海洋石油平台、观光旅游平台以及浮栈桥等浮式结构体系，可以有效解决传统的浮式结构耐久性不足、承载能力不高，以及现场安装复杂等问题；而且，该浮式结构的主要组成部分可在工厂采用缠绕工艺以及拉挤工艺，实现连续化生产，有效缩短了浮式结构建造时间。

本发明采用的技术方案为：一种连续浮筒复合材料浮式结构体系，包括多个复合材料圆形浮筒、浮筒连接单元、桥面体系和抱桩装置；

所述复合材料圆形浮筒由复合材料壳提和位于壳体内的填充体构成；

所述复合材料圆形浮筒并列放置成两排，每排的相邻浮筒单元之间采用承插式法兰和连接件固定，两排浮筒采用多个内部设有双孔的浮筒连接单元固定，浮筒连接单元为复合材料夹芯结构；

所述桥面结构体系包括复合材料夹芯板或者复合材料层合板，复合材料夹芯板或者复合材料层合板直接铺设在浮筒连接单元上，或者铺设在由复合材料型材组成的框架上；

所述浮筒连接单元通过抱桩装置与定位桩连接，抱桩装置与定位桩的接触面设有滚动装置或滑动装置，抱桩装置为复合材料夹芯板壳；

所述复合材料层合板壳由复合材料壳体组成，所述复合材料夹芯板壳由复合材料壳体和夹芯材料组成。

作为优选，所述复合材料壳体为玻璃纤维布、碳纤维布、玄武岩纤维布、芳纶纤维布中的一种与树脂固化而成，玻璃纤维布为双轴向布、多轴向布、网格布或纤维毡中的至少一种，树脂为不饱和聚酯、邻苯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、无机树脂或热塑性树脂中的至少一种。

作为优选，所述的填充体包括聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、碳泡沫、PEI泡沫和PMI泡沫、Balsa木、泡桐木、EPS泡沫、杉木或强芯毡中的至少一种。

作为优选，所述连接件包括尼龙棒、螺栓、销钉中的一种或几种。

作为优选，所述的螺栓为金属螺栓、复合材料螺栓的一种。

作为优选，所述的滚动装置为万向轮或尼龙滚轮。

作为优选，所述的滑动装置为聚四氟乙烯滑板。

本发明的一种连续浮筒复合材料浮式结构体系是一种全复合材料组成的浮式结构体系，主要由缠绕工艺制作的浮筒单元、拉挤工艺制作的夹芯板或夹层板以及浮筒连接单元以及抱桩装置构成，等截面圆形浮筒单元之间采用浮筒连接单元连接；桥面结构体系架设在浮筒连接单元上，桥面结构体系由复合材料拉挤型材（杆件）组成框架，然后在上面铺设复合材料夹芯板壳或者直接在浮筒连接单元上铺设复合材料夹芯板（层合板）；最后并且采用抱桩装置将浮筒连接单元与定位桩连接，形成复合材料浮式结构体系。

本发明构件可以在工厂完成，运至现场后可以通过简单的架设、施工时连接节点少，能够迅速的完成施工，工业化程度高；同时，由于本发明采用全复合材料结构体系，在海洋环境中具有良好的耐久性；是一种适用于各类水上浮桥、游艇码头浮栈桥以及其他水上（海洋）平台的浮式结构体系。

本发明的有益效果：1、施工简单，架设快速，各组成部分可在工厂预制完成，现场仅需少量接头连接即可；

2、具有更好的整体受力性能。浮筒为FRP缠绕管，可连续化生产，因此可有效减少接头数量，提高结构体系的整体受力性能；

3、具有更长的使用寿命，维修保养方便。复合材料能在酸、碱、海水等各种恶劣环境下使用，因此特别适用于海洋环境，且在使用过程中基本不需要维护，具有较长的使用寿命；

4、浮筒单元具有损坏后不进水的优点，即使外壳破损也可提足够的供浮力，可在一定程度上为生命、财产安全提供保障。

附图说明

图1为本发明的浮式结构体系示意图；

图2为本发明复合材料圆形浮筒单元截面形式示意图；

图3为本发明的浮筒单元构造示意图；

图4为本发明的浮筒单元之间连接示意图；

图5为本发明的浮筒连接单元示意图；

图6为本发明实施例1抱桩装置示意图；

图7为本发明实施例1的桥面体系示意图；

图8为本发明实施例2抱桩装置示意图；

图9为本发明实施例2的应用示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本发明做进一步说明：

实施例1：

本发明的连续浮筒复合材料浮式结构，如图1-7所示。等截面复合材料圆形浮筒单元1采用玄武岩纤维布与乙烯基酯树脂通过缠绕工艺制备形成复合材料管，复合材料壳体2内填充体3为PU泡沫。相邻浮筒单元之间的连接采用承插式法兰6和螺栓7连接。双浮筒并列放置，采用双孔的浮筒连接单元固定双浮筒，浮筒连接单元4采用真空导入工艺制作而成的夹芯板壳结构，板壳采用玻璃纤维与不饱和聚酯树脂，夹芯材料5使用聚氯乙烯泡沫。桥面结构体系10包括复合材料框架14，并在上面铺设复合材料夹芯板壳13，夹芯板构造与夹板连接单元相同。抱桩装置12安置在浮筒连接单元4外侧，与浮筒连接单元4一体成型，与定位桩11接触侧安装尼龙滚轮作为滚动装置8。尤其适用于战争时临时桥梁建设的需要等。

实施例2：

本发明的连续浮筒复合材料浮式结构，如图1-5及8-9所示。等截面圆形浮筒单元1采用玻璃纤维与不饱和聚酯树脂通过缠绕工艺制备，复合材料壳体2内填充体3为聚苯泡沫；相邻浮筒单元之间连接采用承插式法兰6和螺栓7连接；双浮筒并列放置，采用双孔的浮筒连接单元4固定双浮筒，浮筒连接单元采用真空导入工艺制作而成的夹芯板壳结构，板壳采用玻璃纤维与不饱和聚酯树脂，夹芯材料5使用聚氨酯泡沫；辅栈桥的等截面圆形浮筒单元1与浮筒连接单元4连接；桥面结构体系10为直接在浮筒连接单元上面铺设复合材料夹芯板壳13，采用玻璃纤维和不饱和聚酯树脂、泡桐木通过拉挤工艺制作而成。抱桩装置12安置在浮筒连接单元4外侧，与浮筒连接单元4一体成型，与定位桩11接触侧安装聚四氟乙烯滑板作为滑动装置9。尤其适用于游艇码头的需要。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种连续浮筒复合材料浮式结构体系，其特征在于：包括多个复合材料圆形浮筒、浮筒连接单元、桥面体系和抱桩装置；

所述复合材料圆形浮筒由复合材料壳和位于壳内的填充体构成；

所述复合材料圆形浮筒单元并列放置成两排，每排的相邻浮筒单元之间采用承插式法兰和连接件固定，两排浮筒单元采用多个内部设有双孔的浮筒连接单元固定，浮筒连接单元为复合材料夹芯结构；

所述桥面体系包括复合材料夹芯板或者复合材料层合板，复合材料夹芯板或者复合材料层合板直接铺设在浮筒连接单元上，或者铺设在由复合材料型材组成的框架上；

所述浮筒连接单元通过抱桩装置与定位桩连接，抱桩装置与定位桩的接触面设有滚动装置或滑动装置，抱桩装置为复合材料夹芯板壳。

2.根据权利要求1所述的一种连续浮筒复合材料浮式结构体系，其特征在于：所述复合材料壳体为玻璃纤维布、碳纤维布、玄武岩纤维布、芳纶纤维布中的一种与树脂固化而成，玻璃纤维布为双轴向布、多轴向布、网格布或纤维毡中的至少一种，树脂为不饱和聚酯、邻苯树脂、乙烯基树脂、环氧树脂、无机树脂或热塑性树脂中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种连续浮筒复合材料浮式结构体系，其特征在于：所述的填充体包括聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、碳泡沫、PEI泡沫和PMI泡沫、Balsa木、泡桐木、EPS泡沫、杉木或强芯毡中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种连续浮筒复合材料浮式结构体系，其特征在于：所述连接件包括尼龙棒、螺栓、销钉中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的一种连续浮筒复合材料浮式结构体系，其特征在于：所述的螺栓为金属螺栓、复合材料螺栓的一种。

6.根据权利要求1所述的一种连续浮筒复合材料浮式结构体系，其特征在于：所述的滚动装置为万向轮或尼龙滚轮。

7.根据权利要求1所述的一种连续浮筒复合材料浮式结构体系，其特征在于：所述的滑动装置为聚四氟乙烯滑板。