CN110016932A - 抗液化地层海洋基础结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗液化地层海洋基础结构，包括海洋工作平台结构、抗液化减震装置和海洋基础结构；抗液化减震装置包括一个框体，在框体的顶部设有一个托板，所述的托板与框体底板之间通过阻尼装置相连，所述的弹簧阻尼装置驱动所述的托板沿着所述框体的侧板上下滑动，框体与所述的托板之间形成密闭结构，内部充满机油；海洋工作平台结构与所述的托板相连，在托板的带动下上下移动；所述的抗液化减震装置安装在海洋基础结构上。

Description

抗液化地层海洋基础结构

技术领域

本发明涉及结构工程、岩土工程等技术领域，尤其涉及一种适用于液化地层海洋工程的基础结构。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

随着海洋资源开发利用规模的扩大，海洋工作平台逐渐向深海发展。对于海洋工作者来说，海洋工作平台的基础稳定是保证海洋资源开发与人民生命财产安全的根本问题。然而，疏松的海底土层往往在地震或者波浪等动荷载作用下，发生土层结构变形，土体部分或全部丧失强度和承载能力，发生液化作用，进而导致海洋基础上部的构筑物产生强烈的不均匀沉降甚至倾覆，造成巨大危害。

为有效地解决液化地层海洋基础结构的稳定性问题，工程建设者一般采用加固地基或者改良海床土体的方式，然而这些方式仅仅对于浅海基础有所适用，对于深海资源开发海洋工作平台基础的适用性就有所限制。因此，随着深海资源的开发与利用，海洋工作平台基础结构也应适应多变的海床地层与恶劣的海洋环境，研发新型海洋基础结构并适用于液化地层是尤为重要的。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明具体公开了一种抗液化地层新型海洋基础结构，能够有效地缓解恶劣海洋环境与多变的海床地层之间的耦合作用，保障上部海洋工作平台的稳定与安全，同时该基础结构简单，效果理想。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

抗液化地层海洋基础结构，包括海洋工作平台结构、抗液化减震装置和海洋基础结构；

所述抗液化减震装置包括一个框体，在框体的顶部设有一个托板，所述的托板与框体底板之间通过阻尼装置相连，所述的弹簧阻尼装置驱动所述的托板沿着所述框体的侧板上下滑动，框体与所述的托板之间形成密闭结构，内部充满减振液体；

所述的海洋工作平台结构与所述的托板相连，在托板的带动下上下移动；所述的抗液化减震装置安装在海洋基础结构上。

作为进一步的技术方案，所述的弹簧阻尼装置包括竖向弹性装置和水平弹性装置；

所述的竖向弹性装置包括竖向弹簧，所述的竖向弹簧一端固定在托板底部，另一端固定在框体底部的连接块上；

所述的水平弹性装置包括水平弹簧、安装槽、伸缩杆和连接杆，所述的安装槽水平设置，在安装槽的两侧各设有一个伸缩杆，伸缩杆的一端延伸到安装槽内，另一端与水平弹簧的一端相连，水平弹簧的另一端与所述的连接块相连；两个伸缩杆各自通过一个连接杆与所述的托板底部铰接，两个连接杆交叉铰接在一起。

作为进一步的技术方案，所述的竖向弹簧包括多个，多个竖向弹簧分布均匀分布在所述的托板与框体底部之间。

作为进一步的技术方案，所述的框体包括侧板和底板，所述的侧板和底板一体成型或者焊接在一些，形成顶部敞口的框体。

作为进一步的技术方案，所述的安装槽固定在所述的底板上，在其内部设有滑轨，所述的伸缩杆在水平弹簧的作用下可沿着滑轨水平移动。

该抗液化地层新型海洋基础结构工作时，将海洋工作平台与减震装置顶部托板固定连接，将海洋基础与减震装置底板固定连接；当海洋工作平台或者海洋基础结构发生竖向震动时，减震装置内部的弹簧阻尼将减小竖向震动幅度或位移量，从而缓解海洋工作平台或者海洋基础结构引起的扰动，保证了海洋工作平台的整体稳定性。

本发明的有益效果：

该抗液化地层新型海洋基础结构不仅可以适用于各种海洋环境与地层，保证海洋工作平台的整体稳定性，而且该结构型式简单，制作成本较低，操作方便，易于工程建设。

当吸力式基础结构埋深于液化地层中，由于海洋流、地震或波浪等动荷载作用，使液化地层产生失稳破坏，吸力式基础结构随着液化地层产生不均匀沉降变形，变形或作用力通过吸力式基础结构传输到底板与侧板；底板与侧板发生不均匀沉降变形时，通过减震装置内部竖向弹簧缓解托板的竖向变形速度与变形量值；通过减震装置内部水平弹簧、安装槽缓解侧板的水平变形速度与变形量值；通过减震装置内部连接杆调节缓解托板与底板的倾斜变形速度与变形量。以此保证海洋工作平台的稳定与安全。

当海洋工作平台受到海洋流、风或波浪等动荷载作用，其上下左右摆动产生的力与力矩作用于托板；托板发生不均匀沉降变形时，通过减震装置内部竖向弹簧缓解托板的竖向变形速度与变形量值；通过减震装置内部水平弹簧、安装槽缓解侧板的水平变形速度与变形量值；通过减震装置内部连接杆调节缓解托板与底板的倾斜变形速度与变形量。以此保证吸力式基础结构的稳定与安全。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1本发明的正面图；

图2本发明的减震装置正面图；

图中，1海洋工作平台、2减震装置、3吸力式海洋基础结构、4托板、5侧板、6底板、7伸缩杆、8竖向弹簧、9水平弹簧、10连接杆、11安装槽。

具体实施方式：

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅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设备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。

术语解释部分:本发明中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

正如背景技术所介绍的，为有效地解决液化地层海洋基础结构的稳定性问题，工程建设者一般采用加固地基或者改良海床土体的方式，然而这些方式仅仅对于浅海基础有所适用，对于深海资源开发海洋工作平台基础的适用性就有所限制。因此，随着深海资源的开发与利用，海洋工作平台基础结构也应适应多变的海床地层与恶劣的海洋环境，研发新型海洋基础结构并适用于液化地层是尤为重要的；为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种一种抗液化地层新型海洋基础结构装置。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种抗液化地层新型海洋基础结构装置，包括海洋工作平台1，减震装置2，吸力式基础结构3相互连接；

减震装置2包括一个框体，在框体的顶部设有一个托板4，所述的托板4与框体底板之间通过弹性阻尼装置相连，所述的弹性阻尼装置驱动所述的托板沿着所述框体的侧板上下滑动，框体与所述的托板之间形成相对密闭的结构，内部充满减振液体。

海洋工作平台结构与所述的托板顶部固定相连，在托板4的带动下上下移动；所述的抗液化减震装置安装在海洋基础结构上；海洋工作平台结构与所述的托板的固定连接的方式可以是可拆卸式连接，也可以是非可拆卸式连接。拆卸式连接，例如螺栓连接、螺纹连接或者卡接等形式，非拆卸式连接，例如焊接、胶接等，根据实际需要进行选择即可。

抗液化减震装置在海洋基础结构的安装方式可以是可拆卸式连接，也可以是非可拆卸式连接。拆卸式连接，例如螺栓连接、螺纹连接或者卡接等形式，非拆卸式连接，例如焊接、胶接等，根据实际需要进行选择即可。

进一步的，框体包括侧板5和底板6，侧板5和底板6可一体成型，或者焊接在一起；框体的形状可以是矩形，也可以是圆柱形；根据实际需要进行选择。

进一步的，弹性阻尼装置包括伸缩杆7、竖向弹簧8、水平弹簧9、连接杆10、安装槽11；

竖向弹簧8一端固定在托板4底部，另一端固定在框体底部的连接块上；具体的连接方式可以采用焊接方式进行连接。

安装槽11水平设置，在安装槽11的两侧各设有一个伸缩杆7，伸缩杆7的一端延伸到安装槽内，另一端与水平弹簧9的一端相连，水平弹簧9的另一端与所述的连接块相连；两个伸缩杆7各自通过一个连接杆10与所述的托板底部铰接，两个连接杆10交叉铰接在一起。连接杆10的一端铰接在伸缩杆上，连接杆的另一端铰接在托板4的底部。

安装槽11水平固定在底板6上，安装槽11内部设置滑轨，伸缩杆7在水平弹簧9的作用下可以在沿着安装槽内部的滑轨来回滑动，相对于所述的安装槽形成伸缩状。

进一步的，上述的竖向弹簧8包括多个，多个竖向弹簧竖直设置在托板与底板之间。

上述的竖向弹簧、水平弹簧的弹性要满足海洋工作平台1工作状态下的弹性要求。

进一步的，上述的减振液体可以选择机油、汽油等。

该抗液化地层新型海洋基础结构工作时，将海洋工作平台与减震装置顶部托板固定连接，将海洋基础与减震装置底板固定连接；当海洋工作平台或者海洋基础结构发生竖向震动时，减震装置内部的弹簧阻尼将减小竖向震动幅度或位移量，从而缓解海洋工作平台或者海洋基础结构引起的扰动，保证了海洋工作平台的整体稳定性。

抗液化地层新型海洋基础结构应用方法如下：

当吸力式基础结构3埋深于液化地层中，由于海洋流、地震或波浪等动荷载作用，使液化地层产生失稳破坏，吸力式基础结构3随着液化地层产生不均匀沉降变形，变形或作用力通过吸力式基础结构3传输到底板6与侧板5；底板6与侧板5发生不均匀沉降变形时，通过减震装置2内部竖向弹簧8缓解托板4的竖向变形速度与变形量值；通过减震装置2内部水平弹簧9、安装槽11缓解侧板5的水平变形速度与变形量值；通过减震装置2内部连接杆10调节缓解托板4与底板6的倾斜变形速度与变形量。以此保证海洋工作平台1的稳定与安全。

当海洋工作平台1受到海洋流、风或波浪等动荷载作用，其上下左右摆动产生的力与力矩作用于托板4；托板4发生不均匀沉降变形时，通过减震装置2内部竖向弹簧8缓解托板4的竖向变形速度与变形量值；通过减震装置2内部水平弹簧9、安装槽11缓解侧板5的水平变形速度与变形量值；通过减震装置2内部连接杆10调节缓解托板4与底板6的倾斜变形速度与变形量。以此保证吸力式基础结构3的稳定与安全。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.抗液化地层海洋基础结构，其特征在于，包括海洋工作平台结构、抗液化减震装置和海洋基础结构；

所述抗液化减震装置包括一个框体，在框体的顶部设有一个托板，所述的托板与框体底板之间通过阻尼装置相连，所述的弹簧阻尼装置驱动所述的托板沿着所述框体的侧板上下滑动，框体与所述的托板之间形成密闭结构，内部充满减振液体；

所述的海洋工作平台结构与所述的托板相连，在托板的带动下上下移动；所述的抗液化减震装置安装在海洋基础结构上。

2.如权利要求1所述的抗液化地层海洋基础结构，其特征在于，所述的弹簧阻尼装置包括竖向弹性装置和水平弹性装置；

所述的竖向弹性装置包括竖向弹簧，所述的竖向弹簧一端固定在托板底部，另一端固定在框体底部的连接块上；

所述的水平弹性装置包括水平弹簧、安装槽、伸缩杆和连接杆，所述的安装槽水平设置，在安装槽的两侧各设有一个伸缩杆，伸缩杆的一端延伸到安装槽内，另一端与水平弹簧的一端相连，水平弹簧的另一端与所述的连接块相连；两个伸缩杆各自通过一个连接杆与所述的托板底部铰接，两个连接杆交叉铰接在一起。

3.如权利要求2所述的抗液化地层海洋基础结构，其特征在于，所述的竖向弹簧包括多个，多个竖向弹簧分布均匀分布在所述的托板与框体底部之间。

4.如权利要求2所述的抗液化地层海洋基础结构，其特征在于，所述的安装槽固定在所述的框体底部，在安装槽内部设有滑轨，所述的伸缩杆在水平弹簧的作用下可沿着滑轨水平移动。

5.如权利要求1所述的抗液化地层海洋基础结构，其特征在于，所述的框体包括侧板和底板，所述的侧板和底板一体成型或者焊接在一些，形成顶部敞口的框体。

6.如权利要求1所述的抗液化地层海洋基础结构，其特征在于，所述的框体的形状为矩形或者圆柱形。

7.如权利要求1所述的抗液化地层海洋基础结构，其特征在于，所述的减振液体选择机油。

8.如权利要求1所述的抗液化地层海洋基础结构，其特征在于，所述的海洋工作平台结构与所述的托板固定连接；所述的抗液化减震装置与海洋基础结构固定连接。