CN113428306A - 套箍桁架连接的装配式浮管漂浮基础及水上漂浮系统 - Google Patents

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陆波
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Abstract

本发明涉及一种套箍桁架连接的装配式浮管漂浮基础及采用该漂浮基础的水上漂浮系统，该漂浮基础包括平行布置的多根浮管，每根浮管上套装有多个套箍，各浮管被约束连接形成至少一个筏层，约束作用由顶层装配层、底层装配层以及在有多个筏层时相应设置的中间装配层提供，各装配层均包括沿浮管轴向依次分布并且长度方向垂直于浮管轴向的多个装配连杆，装配连杆所约束的各浮管均有一套箍嵌插至该装配连杆的约束槽内并且通过螺栓与该装配连杆固连。本发明能实现装配式施工，可保证漂浮基础的结构稳定性以及各构件之间的协同受力性；通过装配连杆的选型，可实现漂浮基础的筏层扩展，以获得可靠的漂浮效果，因此适应性较广。

Description

套箍桁架连接的装配式浮管漂浮基础及水上漂浮系统
技术领域
本发明涉及一种套箍桁架连接的装配式浮管漂浮基础及采用该漂浮基础的水上漂浮系统。
背景技术
在部分地区，漂浮于水体(例如海面上)上的建筑物(例如房屋)应用较为广泛；另外，海上风电场等行业也需要使设备漂浮于水体之上的需求；这些建筑物/设备的漂浮一般依靠漂浮基础实现，通过漂浮基础承载这些建筑物/设备。传统的漂浮基础一般采用浮筒，存在材料用量大、造价高，漂浮基础体积较大、重心高、稳定性相对较差等问题；另外，目前的漂浮基础通常采用绑扎等组装方式，存在作业效率低、组装质量不易保证等问题。
发明内容
本发明涉及一种套箍桁架连接的装配式浮管漂浮基础及采用该漂浮基础的水上漂浮系统，至少可解决现有技术的部分缺陷。
本发明涉及一种套箍桁架连接的装配式浮管漂浮基础，包括平行布置的多根浮管，每根浮管上套装有多个套箍，各所述浮管通过多个装配层约束连接形成筏台，所述筏台包括至少一个筏层；
其中，位于筏台上方的顶层装配层和位于筏台下方的底层装配层均包括沿浮管轴向依次分布的多个第一装配连杆，所述第一装配连杆具有卡槽并且长度方向垂直于浮管轴向，所述第一装配连杆所约束的各浮管均有一套箍嵌插至该第一装配连杆的卡槽内并且通过螺栓与该第一装配连杆固连；
有多个筏层时，相邻两个筏层之间夹设有中间装配层，所述中间装配层包括沿浮管轴向依次分布的多个第二装配连杆，所述第二装配连杆采用H型构件并且长度方向垂直于浮管轴向，上方相邻的各浮管均有一套箍嵌插至该H型构件的上约束槽内并且通过螺栓与该H型构件固连，下方相邻的各浮管均有一套箍嵌插至该H型构件的下约束槽内并且通过螺栓与该H型构件固连。
作为实施方式之一，所述第一装配连杆采用U型构件。
作为实施方式之一，横向相邻的两个套箍之间通过连接件连接。
作为实施方式之一，所述套箍的外环壁上开设有转接槽，所述连接件的两个横向端分别嵌插至对应侧的转接槽内并通过螺栓与对应侧的套箍固连。
作为实施方式之一，横向相邻的两个套箍抵接，所述连接件完全收容于对应的两个转接槽内。
作为实施方式之一，所述转接槽的长度与所述套箍的周向长度相同。
作为实施方式之一，所述套箍为一体式结构，并且具有贯通其内外环壁的缺口；或者，所述套箍为分体式结构，包括两个箍瓣。
本发明还涉及一种水上漂浮系统，包括如上所述的套箍桁架连接的装配式浮管漂浮基础以及承载于所述筏台上的漂浮主体。
本发明至少具有如下有益效果：
本发明提供的漂浮基础，采用浮管、套箍和装配连杆进行组装，实现装配式施工，可标准化生产和标准化作业，相应地提高装配效率，而且各构件之间为可拆卸连接结构，可便于漂浮基础的现场组装和后期维护。通过浮管、套箍和装配连杆之间的相互约束，可保证漂浮基础的结构整体性和稳定性，提高各构件之间的协同受力性；套箍与装配连杆之间的卡嵌式装配结构具有良好的结构稳定性，并且装配连杆对套箍的约束效果更好。另外，通过装配连杆的选型，可实现漂浮基础的筏层扩展，以获得可靠的漂浮效果，因此适应性较广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的单层式筏台的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的多层式筏台的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的装配连杆-套箍-连接件的装配结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一体式套箍的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的分体式套箍的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的水上漂浮系统的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1-图3，本发明实施例提供一种套箍桁架连接的装配式浮管漂浮基础100，包括平行布置的多根浮管1，每根浮管1上套装有多个套箍2，各所述浮管1通过多个装配层约束连接形成筏台，所述筏台包括至少一个筏层；
其中，位于筏台上方的顶层装配层和位于筏台下方的底层装配层均包括沿浮管1轴向依次分布的多个第一装配连杆31，所述第一装配连杆31具有卡槽并且长度方向垂直于浮管1轴向，所述第一装配连杆31所约束的各浮管1均有一套箍2嵌插至该第一装配连杆31的卡槽内并且通过螺栓与该第一装配连杆31固连；
有多个筏层时，相邻两个筏层之间夹设有中间装配层，所述中间装配层包括沿浮管1轴向依次分布的多个第二装配连杆32，所述第二装配连杆32采用H型构件并且长度方向垂直于浮管1轴向，上方相邻的各浮管1均有一套箍2嵌插至该H型构件的上约束槽内并且通过螺栓与该H型构件固连，下方相邻的各浮管1均有一套箍2嵌插至该H型构件的下约束槽内并且通过螺栓与该H型构件固连。
上述浮管1为预制件，可实现标准化、工厂化生产，保证生产效率和生产质量。上述浮管1优选为采用两端封闭的中空管，以保证漂浮基础100具有足够的浮力；该浮管1可以但不限于选用塑料等聚合物材料，一方面自身重力较小，另一方面，具有较好的耐腐蚀性和耐候性，聚合物材质的浮管1可采用挤出成型等方式进行预制。该浮管1可以是圆管、方管等规则状管体，当然也可以为其他形状，其中以圆管式浮管1的漂浮效果较好。
套箍2的形状显然依浮管1的形状相应地适配，该套箍2适于紧紧地抱住浮管1，宜避免浮管1在该套箍2内产生径向晃动，进一步优选为避免浮管1相对于该套箍2产生轴向位移，当然，在上述装配层的约束作用下，浮管1的轴向移动一般较难产生；在浮管1进行标准化预制的情况下，套箍2显然也优选为是预制件。
对于上述筏台的装配，本实施例中，分为单层式筏台和多层式筏台两种情况进行说明；
(1)如图1，对于单层式筏台，即筏层为一个。
该筏层通过平行的多根浮管1装配连接而成，显然，该筏层即通过上述顶层装配层和底层装配层进行约束装配。
可以理解地，基于上述第一装配连杆31需与套箍2进行连接以实现对各浮管1的约束的情况，该筏层上的各套箍2分布为多个箍排，各箍排沿浮管1轴向依次分布，一般为间隔分布，进一步优选为是均匀间距分布，每个箍排包括横向分布的多个套箍2并且套箍2数量与浮管1数量相同而一一对应配置，所谓横向，即垂向于浮管1轴向而平行于筏层(该箍排中，各套箍2的轴线与各浮管1的轴线共面)。则顶层装配层和底层装配层中，第一装配连杆31的数量均与箍排的数量相同并且一一对应连接，二者之间的连接结构即为：箍排中的各套箍2均嵌插至对应的第一装配连杆31的卡槽内，具体地，对于顶层装配层，箍排中的各套箍2的顶端嵌插至对应的第一装配连杆31的卡槽内，对于底层装配层，箍排中的各套箍2的底端嵌插至对应的第一装配连杆31的卡槽内。
对于套箍2与第一装配连杆31之间的螺栓装配，易于理解地，需在套箍2和第一装配连杆31上开设螺纹孔/螺栓过孔，使螺栓穿过第一装配连杆31和套箍2上的螺纹孔/螺栓过孔后，采用锁紧螺母锁紧，即能实现套箍2与第一装配连杆31之间的固连。由于第一装配连杆31与该筏层中的各浮管1上的套箍2均固连，因此能将各浮管1连为一体，使同一筏层中的各浮管1协同受力，并且在第一装配连杆31的可靠约束作用下，各浮管1之间不易分离。
对于上述的第一装配连杆31，优选地，其采用U型构件，其槽口端朝向对应的筏层进行装配即可；在其中一个实施例中，该第一装配连杆31采用槽钢/槽式铝条等，制作工艺较为成熟，或者采用塑料质连杆也为可行方案，宜采用高强塑料，以保证其结构强度和工作可靠性。当然，也可以采用其他形状的连杆，例如H型钢等H型构件。
(2)如图2，对于多层式筏台，即有多个筏层，各筏层层叠设置。
每个筏层通过平行的多根浮管1装配连接而成；显然，底层筏层通过底层装配层和中间装配层进行约束装配，顶层筏层通过顶层装配层和中间装配层进行约束装配，当筏层数量为3个或3个以上时，中间的筏层通过两组中间装配层进行约束装配。
其中，每个筏层中的套箍2的分布与上述单层式筏台中的套箍2分布方式相同，此处不作赘述。
顶层装配层、底层装配层的结构优选为与上述单层式筏台中的顶层装配层和底层装配层结构相同，例如优选为将顶层装配层和底层装配层中的第一装配连杆31设计为U型构件，其槽口端朝向对应的筏层进行装配即可(优选为采用槽钢/槽式铝条等)。
对于中间装配层，其第二装配连杆32的分布结构显然与顶层装配层/底层装配层中的第一装配连杆31的分布方式相同，该第二装配连杆32需要分别与其上方筏层的套箍2以及其下方筏层的套箍2连接，因此其所约束的两组箍排为上下正对分布。
对于上述的第二装配连杆32，其槽口朝上的U型槽即构成为上述的上约束槽，其槽口朝下的U型槽即构成为上述的下约束槽；该第二装配连杆32优选为采用H型钢/H型铝条等，制作工艺较为成熟，或者采用塑料质H型连杆也为可行方案，宜采用高强塑料，以保证其结构强度和工作可靠性。
本实施例提供的漂浮基础100，采用浮管1、套箍2和装配连杆进行组装，实现装配式施工，可标准化生产和标准化作业，相应地提高装配效率，而且各构件之间为可拆卸连接结构，可便于漂浮基础100的现场组装和后期维护。通过浮管1、套箍2和装配连杆之间的相互约束，可保证漂浮基础100的结构整体性和稳定性，提高各构件之间的协同受力性；套箍2与装配连杆之间的卡嵌式装配结构具有良好的结构稳定性，并且装配连杆对套箍2的约束效果更好。另外，通过装配连杆的选型，可实现漂浮基础100的筏层扩展，以获得可靠的漂浮效果，因此适应性较广。
进一步优化上述漂浮基础100，如图3，横向相邻的两个套箍2之间通过连接件4连接，所谓横向已在上述实施例中述及，此处不作赘述。通过连接件4连接相邻两个套箍2，可将箍排中的各套箍2串接，结合装配连杆的约束作用，可进一步提高箍排的结构一体性和协同受力性，也即提高了漂浮基础100的结构整体性和协同受力性，同时，在装配连杆的约束作用失效时，上述连接件4的约束作用能保证漂浮基础100持续地工作。
由于套箍2需嵌插至装配连杆中，因此其应具有一定的厚度。在其中一个实施例中，如图4和图5，所述套箍2的外环壁上开设有转接槽21，所述连接件4的两个横向端分别嵌插至对应侧的转接槽21内并通过螺栓与对应侧的套箍2固连；可以理解地，在套箍2上以及连接件4上开设螺纹孔/螺栓过孔，使螺栓穿过连接件4和套箍2上的螺纹孔/螺栓过孔后，采用锁紧螺母锁紧，即能实现套箍2与连接件4之间的固连。同样地，套箍2与连接件4之间的卡嵌式装配结构具有良好的结构稳定性，并且连接件4对套箍2的约束效果更好。
基于上述结构，在筏层中，浮管1之间的间距是可以调节的，从而使漂浮基础100的面积可调，需要选择相应长度的装配连杆以及相应长度的连接件4，例如配置多种长度规格的装配连杆以及多种长度规格的连接件4等。本实施例中，如图3，横向相邻的两个套箍2抵接，所述连接件4完全收容于对应的两个转接槽21内。
上述套箍2上开设的转接槽21，一方面用于连接件4的设置，另一方面，可减小套箍2的重量，虽然单个套箍2的减重量有限，但套箍2的数量较多，因此总体的减重量仍然可观，从而能相应地提高漂浮基础100的可漂浮性。优选地，如图4和图5，所述转接槽21的长度与所述套箍2的周向长度相同，即最大程度地对套箍2进行减重处理，在连接件4的内侧支撑和装配连杆的外侧约束作用下，能保证开槽后的套箍2仍具有足够的工作可靠性。
如图4，上述套箍2可以为一体式结构，优选为设计其具有贯通其内外环壁的缺口，可便于将该套箍2套装至浮管1上。或者，如图5，该套箍2也可以为分体式结构，包括两个箍瓣22，该两个箍瓣22显然均与对应的装配连杆连接，从而通过装配连杆的约束作用可保证该两个箍瓣22抱住对应的浮管1；在上述开设有转接槽21的方案中，除通过装配连杆进行约束外，可进一步通过锁紧螺栓将两个箍瓣22进行固连。
实施例二
如图6，本发明实施例提供一种水上漂浮系统，包括上述实施例一所提供的套箍桁架连接的装配式浮管漂浮基础100以及承载于所述筏台上的漂浮主体200。该漂浮主体200包括但不限于房屋等建筑物。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种套箍桁架连接的装配式浮管漂浮基础，其特征在于；包括平行布置的多根浮管，每根浮管上套装有多个套箍，各所述浮管通过多个装配层约束连接形成筏台，所述筏台包括至少一个筏层；
其中，位于筏台上方的顶层装配层和位于筏台下方的底层装配层均包括沿浮管轴向依次分布的多个第一装配连杆，所述第一装配连杆具有卡槽并且长度方向垂直于浮管轴向，所述第一装配连杆所约束的各浮管均有一套箍嵌插至该第一装配连杆的卡槽内并且通过螺栓与该第一装配连杆固连；
有多个筏层时，相邻两个筏层之间夹设有中间装配层，所述中间装配层包括沿浮管轴向依次分布的多个第二装配连杆，所述第二装配连杆采用H型构件并且长度方向垂直于浮管轴向，上方相邻的各浮管均有一套箍嵌插至该H型构件的上约束槽内并且通过螺栓与该H型构件固连，下方相邻的各浮管均有一套箍嵌插至该H型构件的下约束槽内并且通过螺栓与该H型构件固连。
2.如权利要求1所述的套箍桁架连接的装配式浮管漂浮基础，其特征在于：所述第一装配连杆采用U型构件。
3.如权利要求1所述的套箍桁架连接的装配式浮管漂浮基础，其特征在于：横向相邻的两个套箍之间通过连接件连接。
4.如权利要求3所述的套箍桁架连接的装配式浮管漂浮基础，其特征在于：所述套箍的外环壁上开设有转接槽，所述连接件的两个横向端分别嵌插至对应侧的转接槽内并通过螺栓与对应侧的套箍固连。
5.如权利要求4所述的套箍桁架连接的装配式浮管漂浮基础，其特征在于：横向相邻的两个套箍抵接，所述连接件完全收容于对应的两个转接槽内。
6.如权利要求4所述的套箍桁架连接的装配式浮管漂浮基础，其特征在于：所述转接槽的长度与所述套箍的周向长度相同。
7.如权利要求1所述的套箍桁架连接的装配式浮管漂浮基础，其特征在于：所述套箍为一体式结构，并且具有贯通其内外环壁的缺口；或者，所述套箍为分体式结构，包括两个箍瓣。
8.一种水上漂浮系统，其特征在于：包括如权利要求1至8中任一项所述的套箍桁架连接的装配式浮管漂浮基础以及承载于所述筏台上的漂浮主体。
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