CN114150645A - 一种有用于防止海床液化诱发海洋结构失稳的自复位装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有用于防止海床液化诱发海洋结构失稳的自复位装置，用于限位及复位钢圆筒，包括：上限位复位机构，其同轴设置于所述钢圆筒的内部上方，且所述上限位复位机构能够从上方被动限位所述钢圆筒以及主动复位所述钢圆筒；下限位复位机构，其同轴设置于所述钢圆筒的内部下方，且所述下限位复位机构能够从下方被动限位所述钢圆筒以及主动复位所述钢圆筒；以及摇晃检测组件，其内嵌于所述钢圆筒中，用于检测所述钢圆筒的摇晃频率、摇晃幅度以及倾斜度，且当所述倾斜度大于预置阈值一，同时摇晃频率和摇晃幅度降低至预置阈值二以下时，由控制器控制所述上限位复位机构和下限位复位机构对所述钢圆筒进行主动复位。

Description

一种有用于防止海床液化诱发海洋结构失稳的自复位装置
技术领域
本发明涉及海洋结构复位装置技术领域，具体涉及一种有用于防止海床液化诱发海洋结构失稳的自复位装置。
背景技术
人工岛大直径钢圆筒结构是一种无底无内隔墙的大直径薄壁圆筒结构，其场地适应能力强，施工周期短且安全性高，因此适合于深水区域。同时由于大圆筒结构圆筒直径较大，筒外土体对筒的嵌固作用将得到充分发挥，可依靠其刚性及筒内填料的共同作用以及筒底承压力、筒外侧土体作用维持整体结构的稳定性，因此大圆筒结构得到广泛应用。
由于我国沿海地区处于环太平洋地震带上，潜在的地震危险性非常大，地震荷载是控制海洋工程结构设计的主要荷载，而沉入式大直径钢圆筒结构一般埋置于饱和多孔的海洋沉积土中，强震作用可导致海底土层液化，使钢圆筒结构丧失稳定性，在后续修复过程中较为繁琐。
因此，有必要提供一种有用于防止海床液化诱发海洋结构失稳的自复位装置以解决上述问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种有用于防止海床液化诱发海洋结构失稳的自复位装置，用于限位及复位钢圆筒，所述钢圆筒为贯通式无内隔墙的大直径薄壁圆筒结构，所述钢圆筒预置于海水中，包括：
上限位复位机构，其同轴设置于所述钢圆筒的内部上方，且所述上限位复位机构能够从上方被动限位所述钢圆筒以及主动复位所述钢圆筒；
下限位复位机构，其同轴设置于所述钢圆筒的内部下方，且所述下限位复位机构能够从下方被动限位所述钢圆筒以及主动复位所述钢圆筒；以及
摇晃检测组件，其内嵌于所述钢圆筒中，用于检测所述钢圆筒的摇晃频率、摇晃幅度以及倾斜度，且当所述倾斜度大于预置阈值一，同时摇晃频率和摇晃幅度降低至预置阈值二以下时，由控制器控制所述上限位复位机构和下限位复位机构对所述钢圆筒进行主动复位。
进一步，作为优选，所述下限位复位机构锚固于海底基层中，且所述下限位复位机构的底部采用底座与锚固侧筒相连。
进一步，作为优选，所述上限位复位机构的上方定位于顶座上，所述顶座与锚固侧筒相连。
进一步，作为优选，所述锚固侧筒锚固于钢圆筒的一侧地基中。
进一步，作为优选，所述上限位复位机构和下限位复位机构的结构相同，均包括：
限位复位管；
卷轮，被配置为圆周阵列排布于所述限位复位管内壁上的多个；以及
钢绳，其一端与所述卷轮的输出端相连，另一端采用绳座固定于所述钢圆筒的内壁上；
且，所述限位复位管靠近所述钢圆筒中部的一端端部嵌入有封头，所述钢绳贯穿所述封头设置；
且，所述上限位复位机构中的卷轮高度低于上限位复位机构中的绳座高度，所述下限位复位机构中的卷轮高度高于下限位复位机构中的绳座高度。
进一步，作为优选，所述摇晃检测组件至少包括摇晃检测传感器和倾斜度检测传感器；
且当所述倾斜度大于预置阈值一同时摇晃频率和摇晃幅度降低至预置阈值二以下时，由控制器先控制所述下限位复位机构中的卷轮进行收卷动作，从而实现对于所述钢圆筒的角度复位，之后控制控制所述下限位复位机构中的卷轮进行放线动作以及控制所述上限位复位机构的卷轮进行收卷动作，从而实现对于钢圆筒的高度复位。
进一步，作为优选，所述上限位复位机构中还嵌入有注砂管，所述注砂管由外部供砂设备进行供砂。
进一步，作为优选，所述下限位复位机构的底部还固定有限位座；且，初始阶段，所述限位座与所述钢圆筒的底部之间存在间距。
进一步，作为优选，所述限位座的外径大于所述钢圆筒的外径，所述限位座上设置有多个抽吸头，所述抽吸头由外部抽吸泵提供抽吸动力。
进一步，作为优选，所述上限位复位机构中的限位复位管的外径小于所述下限位复位机构中的限位复位管的外径。
与现有技术相比，本发明提供了一种有用于防止海床液化诱发海洋结构失稳的自复位装置，具有以下有益效果：
本发明实施例中，在地震作用下海床发生液化出现类似流体状态，并导致海洋结构发生倾斜后，由上限位复位机构从上方限位钢圆筒，下限位复位机构从下方限位所述钢圆筒，从而能够保证钢圆筒在晃动卸力的同时保证其整体的倾斜偏移状态在一定范围内，有利于后续的扶正；
另外，本发明实施例中还设置有能够摇晃检测组件，且当倾斜度大于预置阈值一同时摇晃频率和摇晃幅度降低至预置阈值二以下时，由控制器先控制下限位复位机构中的卷轮进行收卷动作，从而实现对于所述钢圆筒的角度复位，此时钢圆筒为略微向上移动，之后控制控制所述下限位复位机构中的卷轮进行放线动作以及控制所述上限位复位机构的卷轮进行收卷动作，从而实现对于钢圆筒的高度复位，二者相互配合能够实现精准复位。
附图说明
图1为一种有用于防止海床液化诱发海洋结构失稳的自复位装置的整体结构示意图；
图2为一种有用于防止海床液化诱发海洋结构失稳的自复位装置中上限位复位机构的结构示意图；
图3为一种有用于防止海床液化诱发海洋结构失稳的自复位装置中钢圆筒的安装排布示意图；
图中：1、钢圆筒；2、上限位复位机构；3、下限位复位机构；4、摇晃检测组件；5、顶座；6、锚固侧筒；7、底座；8、限位座；9、抽吸头；10、注砂管；21、限位复位管；22、卷轮；23、钢绳；24、绳座；25、封头。
具体实施方式
请参阅图1～3，本发明提供了一种有用于防止海床液化诱发海洋结构失稳的自复位装置，用于限位及复位钢圆筒1，所述钢圆筒1为贯通式无内隔墙的大直径薄壁圆筒结构，所述钢圆筒1预置于海水中，包括：
上限位复位机构2，其同轴设置于所述钢圆筒1的内部上方，且所述上限位复位机构2能够从上方被动限位所述钢圆筒1以及主动复位所述钢圆筒1；
下限位复位机构3，其同轴设置于所述钢圆筒1的内部下方，且所述下限位复位机构3能够从下方被动限位所述钢圆筒1以及主动复位所述钢圆筒1；以及
摇晃检测组件4，其内嵌于所述钢圆筒1中，用于检测所述钢圆筒1的摇晃频率、摇晃幅度以及倾斜度，且当所述倾斜度大于预置阈值一，同时摇晃频率和摇晃幅度降低至预置阈值二以下时，由控制器控制所述上限位复位机构2和下限位复位机构3对所述钢圆筒1进行主动复位。
需要解释的是，在地震作用下，海床会发生液化出现类似流体状态，此时容易导致海洋结构发生倾斜，本实施例中，利用摇晃检测组件4能够检测钢圆筒1的摇晃频率、摇晃幅度以及倾斜度，且当倾斜度较大，且已停止振荡后，则进行主动复位动作，在此之前则进行被动限位动作。
本实施例中，所述下限位复位机构3锚固于海底基层中，且所述下限位复位机构3的底部采用底座7与锚固侧筒6相连；
所述上限位复位机构2的上方定位于顶座5上，所述顶座5与锚固侧筒6相连；
所述锚固侧筒6锚固于钢圆筒1的一侧地基中，
需要解释的是，在波流环境中海床地震液化诱发沉入式大直径钢圆筒结构失稳是其服役期间的主要隐患之一，而本发明实施例中，利用上限位复位机构和下限位复位机构能够对失稳的钢圆筒进行限位，并且，为了提高上限位复位机构和下限位复位机构的稳定性，本实施例中还设置有锚固侧筒6，锚固侧筒6锚固于钢圆筒1的一侧地基中，钢圆筒1的一侧地基可以是构建的人工岛地基。
本实施例中，如图2，所述上限位复位机构2和下限位复位机构3的结构相同，均包括：
限位复位管21；
卷轮22，被配置为圆周阵列排布于所述限位复位管21内壁上的多个；以及
钢绳23，其一端与所述卷轮22的输出端相连，另一端采用绳座24固定于所述钢圆筒1的内壁上；
且，所述限位复位管21靠近所述钢圆筒1中部的一端端部嵌入有封头25，所述钢绳23贯穿所述封头25设置；
且，所述上限位复位机构2中的卷轮高度低于上限位复位机构2中的绳座高度，所述下限位复位机构3中的卷轮高度高于下限位复位机构3中的绳座高度，
其中，钢绳23在常规状态下保持松弛状，有利于在钢圆筒1失稳时，减少钢绳上的受力。
具体的，所述摇晃检测组件4至少包括摇晃检测传感器和倾斜度检测传感器；
且当所述倾斜度大于预置阈值一同时摇晃频率和摇晃幅度降低至预置阈值二以下时，由控制器先控制所述下限位复位机构3中的卷轮进行收卷动作，从而实现对于所述钢圆筒1的角度复位，此时钢圆筒1为略微向上移动，之后控制控制所述下限位复位机构3中的卷轮进行放线动作以及控制所述上限位复位机构2的卷轮进行收卷动作，从而实现对于钢圆筒1的高度复位。
作为较佳的实施例，所述上限位复位机构2中还嵌入有注砂管10，所述注砂管10由外部供砂设备进行供砂。
作为较佳的实施例，所述下限位复位机构3的底部还固定有限位座8；且，初始阶段，所述限位座8与所述钢圆筒1的底部之间存在间距；所述限位座8的外径大于所述钢圆筒1的外径，所述限位座8上设置有多个抽吸头9，所述抽吸头9由外部抽吸泵提供抽吸动力。
也就是说，在实施时，可以在海床发生液化后，利用抽吸头9将钢圆筒附近的泥沙抽掉，然后利用注砂管进行重新注砂。
作为较佳的实施例，所述上限位复位机构2中的限位复位管的外径小于所述下限位复位机构3中的限位复位管的外径。
在具体实施时，在地震作用下海床发生液化出现类似流体状态，并导致海洋结构发生倾斜后，由上限位复位机构2从上方限位钢圆筒1，下限位复位机构3从下方限位所述钢圆筒1，此时摇晃检测组件进行实时检测，且当倾斜度大于预置阈值一同时摇晃频率和摇晃幅度降低至预置阈值二以下时，由控制器先控制所述下限位复位机构3中的卷轮进行收卷动作，从而实现对于所述钢圆筒1的角度复位，此时钢圆筒1为略微向上移动，之后控制控制所述下限位复位机构3中的卷轮进行放线动作以及控制所述上限位复位机构2的卷轮进行收卷动作，从而实现对于钢圆筒1的高度复位。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有用于防止海床液化诱发海洋结构失稳的自复位装置，用于限位及复位钢圆筒(1)，所述钢圆筒(1)为贯通式无内隔墙的大直径薄壁圆筒结构，所述钢圆筒(1)预置于海水中，其特征在于：包括：
上限位复位机构(2)，其同轴设置于所述钢圆筒(1)的内部上方，且所述上限位复位机构(2)能够从上方被动限位所述钢圆筒(1)以及主动复位所述钢圆筒(1)；
下限位复位机构(3)，其同轴设置于所述钢圆筒(1)的内部下方，且所述下限位复位机构(3)能够从下方被动限位所述钢圆筒(1)以及主动复位所述钢圆筒(1)；以及
摇晃检测组件(4)，其内嵌于所述钢圆筒(1)中，用于检测所述钢圆筒(1)的摇晃频率、摇晃幅度以及倾斜度，且当所述倾斜度大于预置阈值一，同时摇晃频率和摇晃幅度降低至预置阈值二以下时，由控制器控制所述上限位复位机构(2)和下限位复位机构(3)对所述钢圆筒(1)进行主动复位。
2.根据权利要求1所述的一种有用于防止海床液化诱发海洋结构失稳的自复位装置，其特征在于：所述下限位复位机构(3)锚固于海底基层中，且所述下限位复位机构(3)的底部采用底座(7)与锚固侧筒(6)相连。
3.根据权利要求1或2所述的一种有用于防止海床液化诱发海洋结构失稳的自复位装置，其特征在于：所述上限位复位机构(2)的上方定位于顶座(5)上，所述顶座(5)与锚固侧筒(6)相连。
4.根据权利要求3所述的一种有用于防止海床液化诱发海洋结构失稳的自复位装置，其特征在于：所述锚固侧筒(6)锚固于钢圆筒(1)的一侧地基中。
5.根据权利要求3所述的一种有用于防止海床液化诱发海洋结构失稳的自复位装置，其特征在于：所述上限位复位机构(2)和下限位复位机构(3)的结构相同，均包括：
限位复位管(21)；
卷轮(22)，被配置为圆周阵列排布于所述限位复位管(21)内壁上的多个；以及
钢绳(23)，其一端与所述卷轮(22)的输出端相连，另一端采用绳座(24)固定于所述钢圆筒(1)的内壁上；
且，所述限位复位管(21)靠近所述钢圆筒(1)中部的一端端部嵌入有封头(25)，所述钢绳(23)贯穿所述封头(25)设置；
且，所述上限位复位机构(2)中的卷轮高度低于上限位复位机构(2)中的绳座高度，所述下限位复位机构(3)中的卷轮高度高于下限位复位机构(3)中的绳座高度。
6.根据权利要求1所述的一种有用于防止海床液化诱发海洋结构失稳的自复位装置，其特征在于：所述摇晃检测组件(4)至少包括摇晃检测传感器和倾斜度检测传感器；
且当所述倾斜度大于预置阈值一同时摇晃频率和摇晃幅度降低至预置阈值二以下时，由控制器先控制所述下限位复位机构(3)中的卷轮进行收卷动作，从而实现对于所述钢圆筒(1)的角度复位，之后控制控制所述下限位复位机构(3)中的卷轮进行放线动作以及控制所述上限位复位机构(2)的卷轮进行收卷动作，从而实现对于钢圆筒(1)的高度复位。
7.根据权利要求5所述的一种有用于防止海床液化诱发海洋结构失稳的自复位装置，其特征在于：所述上限位复位机构(2)中还嵌入有注砂管(10)，所述注砂管(10)由外部供砂设备进行供砂。
8.根据权利要求5所述的一种有用于防止海床液化诱发海洋结构失稳的自复位装置，其特征在于：所述下限位复位机构(3)的底部还固定有限位座(8)；且，初始阶段，所述限位座(8)与所述钢圆筒(1)的底部之间存在间距。
9.根据权利要求8所述的一种有用于防止海床液化诱发海洋结构失稳的自复位装置，其特征在于：所述限位座(8)的外径大于所述钢圆筒(1)的外径，所述限位座(8)上设置有多个抽吸头(9)，所述抽吸头(9)由外部抽吸泵提供抽吸动力。
10.根据权利要求5所述的一种有用于防止海床液化诱发海洋结构失稳的自复位装置，其特征在于：所述上限位复位机构(2)中的限位复位管的外径小于所述下限位复位机构(3)中的限位复位管的外径。
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