CN107600345A - 钢筋混凝土水面浮体及水面浮台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢筋混凝土水面浮体及水面浮台，该钢筋混凝土水面浮体包括：防水内模和钢筋混凝土壳体，防水内模和钢筋混凝土壳体均为圆柱形，防水内模具有一空气腔，钢筋混凝土壳体包覆在防水内模外侧。上述钢筋混凝土水面浮体自重轻、浮力大、成本低廉、性能稳定、使用寿命长。相应的，本发明还提供一种包括上述钢筋混凝土水面浮体的水面浮台。
Description
技术领域
本发明涉及一种水面浮体，尤其涉及一种钢筋混凝土水面浮体。
背景技术
近年来，为了减少光伏电站对土地资源的占用，水面光伏电站项目发展迅速。传统水面光伏电站一般采用桩基础平台或聚合物材料浮体平台搭建，采用桩基础平台搭建的光伏电站具有良好的稳定性，然而，采用桩基础平台搭建的方式在水深较大时造价很高，因此，在水深较大时一般采用聚合物浮体平台搭建水面光伏电站以节约搭建成本，但聚合物浮体平台容易老化，且在冰冻地区容易受冰害，导致聚合物浮体平台的使用寿命较短，一定程度上影响水面光伏电站的维护成本。综上所述，急需提供一种造价低廉且性能稳定的水面浮体以满足水面光伏电站的搭建要求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种造价低廉且性能稳定的钢筋混凝土水面浮体。
本发明的另一目的在于提出一种造价低廉且性能稳定的水面浮台。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种钢筋混凝土水面浮体，包括：防水内模和钢筋混凝土壳体，防水内模和钢筋混凝土壳体均为圆柱形，防水内模具有一空气腔，钢筋混凝土壳体包覆在防水内模外侧。
上述的钢筋混凝土水面浮体，包括具有空气腔的防水内模和包覆在防水内模外侧的钢筋混凝土壳体，钢筋混凝土壳体性能稳定，成本低廉，防水内模和钢筋混凝土壳体均为圆柱形，在受到外界水压力和结冰产生挤压力时钢筋混凝土水面浮体外壁由于拱效益产生的均是压应力，钢筋混凝土是承受压应力的优良材料，能够充分保证钢筋混凝土水面浮体不受损坏，确保钢筋混凝土水面浮体在各种环境中都具有良好的稳定性。另外，在钢筋混凝土壳体内部设置具有空气腔的防水内模一方面能够有效降低钢筋混凝土水面浮体的自重，且在相同材料用量情况下圆柱体所围体积较其他形状要大，能提供更大浮力，另一方面当钢筋混凝土壳体在受偶然荷载作用下产生裂缝时，防水内模可以作为第二道防水防线，保证钢筋混凝土水面浮体仍能正常工作。因此，上述钢筋混凝土水面浮体具有自重轻、浮力大、成本低廉、性能稳定、使用寿命长的有益效果。
其中，钢筋混凝土壳体的侧壁上设置有向内部凸起的加劲肋，防水内模的侧壁上与加劲肋相对应的位置处设置有用于容置加劲肋的容置槽。
其中，加劲肋的中心线位于钢筋混凝土水面浮体与水面接触的水位线处。
其中，加劲肋的中心线距离钢筋混凝土水面浮体的底面的距离通过以下公式计算：
其中：
h为加劲肋的中心线距离钢筋混凝土水面浮体的底面的距离；
G为钢筋混凝土水面浮体的自重；
F为作用在钢筋混凝土水面浮体上的外加荷载的重量；
ρ为水的密度；
g为常数，π为常数；
r为钢筋混凝土壳体的外表面半径。
其中，加劲肋的横截面形状为等腰梯形、圆弧形或矩形，容置槽为等腰梯形槽、圆弧形槽或矩形槽。
其中，防水内模的上底面与侧面相交处，及下底面与侧面相交处均设置有倒角。
其中，防水内模采用高密度聚乙烯制成。
其中，还包括预埋连接件，预埋连接件与钢筋混凝土壳体连接。
本发明还提供一种钢筋混凝土水面浮体加工方法，包括以下步骤：
提供一具有空气腔的防水内模；
在防水内模外侧外侧绑扎钢筋，固定外部模板，在防水內模和外部模板之间浇筑混凝土。
本发明又提供一种水面浮台，包括多个相互连接的上述任一项的钢筋混凝土水面浮体。
附图说明
图1是一个实施例中钢筋混凝土水面浮体的结构俯视图；
图2为图1所示的钢筋混凝土水面浮体的A-A结构剖视图；
图3为图2中的钢筋混凝土壳体的结构剖视图；
图4为图2中的防水内模的结构剖视图；
图5为一个实施例中水面浮台的结构俯视图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。
请同时参阅图1至图2，一种钢筋混凝土水面浮体10，包括：防水内模11和钢筋混凝土壳体12，防水内模11和钢筋混凝土壳体12均为圆柱形，防水内模11具有一空气腔111，钢筋混凝土壳体12包覆在防水内模11外侧。
上述的钢筋混凝土水面浮体10包括具有空气腔111的防水内模11和包覆在防水内模11外侧的钢筋混凝土壳体12，钢筋混凝土壳体12性能稳定，成本低廉，防水内模11和钢筋混凝土壳体12均为圆柱形，在受到外界水压力和结冰产生挤压力时钢筋混凝土水面浮体10外壁由于拱效益产生的均是压应力，钢筋混凝土是承受压应力的优良材料，能够充分保证钢筋混凝土水面浮体10不受损坏，确保钢筋混凝土水面浮体10在各种环境中都具有良好的稳定性。另外，在钢筋混凝土壳体12内部设置具有空气腔111的防水内模11一方面能够有效降低钢筋混凝土水面浮体10的自重，增大浮力，另一方面当钢筋混凝土壳体12在受偶然荷载作用下产生裂缝时，防水内模11可以作为第二道防水防线，保证钢筋混凝土水面浮体10仍能正常工作。因此，上述钢筋混凝土水面浮体10具有自重轻、浮力大、成本低廉、性能稳定、使用寿命长的有益效果。
如图2至图4所示，在一个实施例中，钢筋混凝土壳体12的侧壁上设置有向内部凸起的加劲肋121，防水内模11的侧壁上与加劲肋121相对应的位置处设置有用于容置加劲肋121的容置槽112。
具体地，加劲肋121为设置在钢筋混凝土壳体12侧壁内侧的环形凸起，加劲肋121的中心线位于钢筋混凝土水面浮体10与水面接触的水位线处。一般的，钢筋混凝土水面浮体10的外形尺寸可以根据实际应用情况进行设计，一般外表面直径为1m-3m。水位线的具体位置结合水面的波浪爬高、渔业养殖、设备防潮要求等因素及浮体的自重和作用在其上的外加荷载进行确定，因此，本实施例中，加劲肋的中心线距离钢筋混凝土水面浮体的底面的距离通过以下公式计算：
其中：h为加劲肋的中心线距离钢筋混凝土水面浮体的底面的距离；G为钢筋混凝土水面浮体的自重；F为作用在钢筋混凝土水面浮体上的外加荷载的重量；ρ为水的密度；g为常数，为常数；r为钢筋混凝土壳体的外表面半径。具体地，在一个实施例中，g＝9.8m/s，π＝3.14，ρ根据具体应用的环境水确定，如，环境水为淡水，ρ＝1.0×103kg/m3，环境水为海水，ρ＝1.025×103kg/m3。
本实施例中，将加劲肋121设置在钢筋混凝土水面浮体10的结冰位置处能够加强结冰处的局部强度，大大提升钢筋混凝土水面浮体10的抗冰挤压力能力，且不会增加钢筋混凝土壳体12的整体壁厚，有利于减轻钢筋混凝土水面浮体10的自重，从而进一步提升钢筋混凝土水面浮体10的稳定性，且有效保证钢筋混凝土水面浮体10的浮力。
本实施例中，在钢筋混凝土水面浮体10的结冰位置处设置一条加劲肋121，需要说明的是，本实施例并不用于限定加劲肋121的数量，实际应用中，加劲肋121的数量可根据具体应用环境任意设置，如，在冰冻较低的地区，冰层较厚，可以设置多条加劲肋121以确保结冰位置处的局部强度，而在不结冰地区，还可以不设置加劲肋121，因此，以上设置一条加劲肋121只是一个实施例，并不用于限定本发明。
具体地，加劲肋121和容置槽112的形状相匹配，本实施例中，加劲肋121的横截面形状为等腰梯形，相应的，容置槽112为等腰梯形槽。如图4所示，容置槽112的两侧壁均为斜面，浇筑混凝土后，混凝土能够随斜面流动，自然填充满容置槽112形成加劲肋121，加劲肋121加工非常方便，且混凝土自然填满容置槽112，不会存在填充空隙，能够有效保证加劲肋121强度，提升钢筋混凝土水面浮体10的稳定性。因此，本实施例中，加劲肋121的横截面设置为等腰梯形，容置槽112设置为等腰梯形槽能够方便加劲肋121加工成型并保证加劲肋121的强度。但是，需要说明的是，以上设置加劲肋121的横截面为等腰梯形，并将容置槽112设置为等腰梯形槽只是一个实施例，并不用于限定本发明，如，在其它实施例中个，加劲肋122的横截面形状还可以设置为圆弧形或矩形，相应的，容置槽112为圆弧形槽或矩形槽，只要容置槽112和加劲肋121的形状相匹配即可，具体容置槽112和加劲肋121的形状可根据实际需要任意设置。
在一个实施例中，防水内模11的上底面与侧面相交处，及下底面与侧面相交处均设置有倒角123。具体地，倒角123为30°-60°，本实例中，倒角123为45°。本实施例中，在防水内模11的上底面与侧面相交处，及下底面与侧面相交处均设置倒角123，浇筑混凝土时，混凝土能够随倒角123形成的斜面自然流动，以填满成模空间，有效避免存在填充空隙，大大方便钢筋混凝土壳体12成型加工，保证钢筋混凝土壳体12的稳定性。
在一个实施例中，钢筋混凝土水面浮体10还包括预埋连接件13，预埋连接件13与钢筋混凝土壳体12连接。具体地，预埋连接件13上开设有连接孔，通过预埋连接件13与连接梁连接可以实现多个钢筋混凝土水面浮体10，进而可以将多个钢筋混凝土水面浮体10组合成工程所需要的水面浮台。本实施例中，钢筋混凝土水面浮体10包括四个预埋连接件13，四个预埋连接件13之间等间距设置。需要说明的是，本实施例并不限定预埋连接件13的具体数量，预埋连接件13的数量可根据实际需要任意设置，可多于四个也可少于四个，上述钢筋混凝土水面浮体10包括四个预埋连接件13只是一个实施例，并不用于限定本发明。
在一个实施例中，防水内模12采用高密度聚乙烯制成，且防水内膜12为一体成型结构，高密度聚乙烯机械强度好，并具有良好的防水性和抗腐蚀性，使防水内模12一方面可以作为钢筋混凝土水面浮体10制作时的内部模板，解决钢筋混凝土壳体12制作时内模支模困难的问题，另一方面当钢筋混凝土壳体12在受偶然荷载作用下产生裂缝时，还可以作为浮体防水的第二道防线，保证浮体仍能正常工作，保证在各种环境中性能稳定可靠。
上述的钢筋混凝土壳体12可以采用高性能钢筋混凝土制成，具体地，混凝土强度等级可以采用C60及以上高强混凝土，可以提高混凝土的受力性能，减少浮体的壁厚，从而减轻浮体的自重；混凝土的抗冻等级可以根据工程所在地区年冻融循环次数进行确定；混凝土防腐设计可以根据水体的腐蚀类型采用掺入钢筋阻锈剂、抗硫酸根离子腐蚀添加剂等外加剂；为提高混凝土的抗裂性能，可以在混凝土中添加高强度聚酯纤维或钢纤维；为减轻混凝土的密度可以采用轻集料混凝土；混凝土中的配筋率根据浮体受力情况进行计算，应满足结构强度及变形的要求，在某些情况下可以采用高强度预应力混凝土。具体混凝土的强度等级、抗冻等级、抗渗等级、耐久性指标、配筋率等均可以根据实际项目所处环境和外部荷载进行设计，本实施例不做具体限定。
本发明还提供一种钢筋混凝土水面浮体加工方法，包括以下步骤：提供一具有空气腔的防水内模；在防水内模外侧外侧绑扎钢筋，固定外部模板，在防水內模和外部模板之间浇筑混凝土。
具体地，上述钢筋混凝土水面浮体10结构简单，生产加工方便，加工时，首先，根据设计尺寸选择对应的模具生产防水内模11，防水内模11为具有空气腔111的封闭空间且高密度聚乙烯机械强度高，使防水内模11具有一定的抗压性能，可以作为钢筋混凝土水面浮体10制作时的内部模板；因此，生产防水内膜11后，将防水内模11固定，在防水内模外侧根据设计要求绑扎钢筋122；将钢筋122绑扎好后固定外部模板，在防水内膜和外部模板间浇筑混凝土；在混凝土强度达到拆模要求时拆除外部模板进行相应养护操作后即可完成钢筋混凝土水面浮体10加工，加工操作简单方便且成本低廉，外部模板拆除后可重复利用，利用率高，为提高混凝土养护质量，钢筋混凝土水面浮体10成型后可以对钢筋混凝土外壳12进行蒸压养护。
本发明还提供一种水面浮台，包括多个相互连接的上述的钢筋混凝土水面浮体10。具体地，如图5所示，水面浮台包括多个钢筋混凝土水面浮体10和多个连接梁20，连接粱20两端分别与对应的钢筋混凝土水面浮体10上的预埋连接件13连接，多个钢筋混凝土水面浮体10之间通过连接梁20连接，形成水面浮台，水面浮台上可以根据需要搭建载荷，如，搭建光伏组件，构建水面光伏电站，还可以搭建其他电气设备，构建水面电气设备平台，适用范围广泛。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种钢筋混凝土水面浮体，其特征在于，包括：防水内模和钢筋混凝土壳体，所述防水内模和所述钢筋混凝土壳体均为圆柱形，所述防水内模具有一空气腔，所述钢筋混凝土壳体包覆在所述防水内模外侧。
2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土水面浮体，其特征在于，所述钢筋混凝土壳体的侧壁上设置有向内部凸起的加劲肋，所述防水内模的侧壁上与所述加劲肋相对应的位置处设置有用于容置所述加劲肋的容置槽。
3.根据权利要求2所述的钢筋混凝土水面浮体，其特征在于，所述加劲肋的中心线位于所述钢筋混凝土水面浮体与水面接触的水位线处。
4.根据权利要求3所述的钢筋混凝土水面浮体，其特征在于，所述加劲肋的中心线距离所述钢筋混凝土水面浮体的底面的距离通过以下公式计算：
<mrow>
<mi>h</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<mi>G</mi>
<mo>+</mo>
<mi>F</mi>
</mrow>
<mrow>
<msup>
<mi>&rho;g&pi;r</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
</mfrac>
<mo>;</mo>
</mrow>
其中：
h为所述加劲肋的中心线距离所述钢筋混凝土水面浮体的底面的距离；
G为所述钢筋混凝土水面浮体的自重；
F为作用在所述钢筋混凝土水面浮体上的外加荷载的重量；
ρ为水的密度；
g为常数，π为常数；
r为所述钢筋混凝土壳体的外表面半径。
5.根据权利要求2所述的钢筋混凝土水面浮体，其特征在于，所述加劲肋的横截面形状为等腰梯形、圆弧形或矩形，所述容置槽为等腰梯形槽、圆弧形槽或矩形槽。
6.根据权利要求2所述的钢筋混凝土水面浮体，其特征在于，所述防水内模的上底面与侧面相交处，及下底面与侧面相交处均设置有倒角。
7.根据权利要求1所述的钢筋混凝土水面浮体，其特征在于，所述防水内模采用高密度聚乙烯制成。
8.根据权利要求1所述的钢筋混凝土水面浮体，其特征在于，还包括预埋连接件，所述预埋连接件与所述钢筋混凝土壳体连接。
9.一种钢筋混凝土水面浮体加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一具有空气腔的防水内模；
在所述防水内模外侧外侧绑扎钢筋，固定外部模板，在所述防水內模和所述外部模板之间浇筑混凝土。
10.一种水面浮台，其特征在于，包括多个相互连接的权利要求1至8任一项所述的钢筋混凝土水面浮体。
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