CN201148613Y - 抗冰墩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抗冰墩，包括一钢筋混凝土承台和位于承台底部的基桩，所述承台为锥体，所述基桩在承台底部均匀分布，且承台底面位于海水面以下。本实用新型具有成本低、适应冰荷载不同方向的特点。

Description

抗冰墩

技术领域

本实用新型涉及港口码头技术领域，具体的说是一种港口水工建筑物中新型的抗冰墩结构。

背景技术

冬季，由于结冰，会对港口及船只造成极大的破坏，为此，在有冰海域的港口多设有抗冰墩，如图1，现有的抗冰墩一种是具有一水泥承台11，承台11位于设计高水位以上，承台基础采用抵抗海冰的冲击、磨损、冻胀等性能良好的钢管桩12，大面积流冰直接作用在钢管桩上。但其具有如下缺点：1.结构设计困难，从理论上说，一定厚度的流冰作用在直立桩柱上的作用力主要与桩的直径有关，基本上呈线性变化。为了尽量减少总冰荷载，希望与冰接触的钢管桩直径越小越好，数量越少越好；考虑结构抵抗水平冰荷载的能力与桩的数量、直径等参数有关，从提高结构水平抗力来看，希望桩的数量多一些，桩径大一些。两者相互矛盾，单纯的追求一个方面不足以满足功能要求。为此，需要经过大量的试算找到某种结构的最佳结合点，有的时候假定的结构布置根本就找不到。如果冰的方向是各向均等，这种思路实现起来更加困难。2.成本高，按抵抗50年重现期流冰撞击的结构设计方案为例，如果迎冰面是三排φ1800钢管桩时，顺冰方向需要设置8根φ1800的钢管桩，计算成本较本发明方案高出160％。3.适应流冰方向有局限性，对于流冰的主要方向可以通过增加结构抗力满足要求，若两个正交的方向均须抵抗相近的冰荷载，该设计思路实现起来相当困难。

如图2所示，另一种抗冰墩仍采用直立桩柱22抵抗冰荷载，通过设置3～5层水平连接的钢管23，将带有一定斜度的垂直钢管连为整体，顶部具有一钢构承台21，水上通过运输方驳由预制场地运至工程位置，陈放后在垂直的钢管内打设钢管桩，用以固定导管架，使其能够承受设计的水平和垂直荷载。但其具有如下缺点：1.施工条件难以保障，目前，我国港口建设领域应用导管架结构的码头较少，积累的施工、设计经验相对少，施工设备很难满足设计施工要求。2.施工设备要求高，导管架陆上制作需要搭设空间脚手架，运输、陈放过程须用大型船机设备、起重设备予以辅助配合，这些要求对首次采用该结构的企业来说，无疑带来投资高、工期长等不利影响。3.成本高，该方案与本发明方案相比，投资约增加50％。

针对现有抗冰墩的缺陷，有必要研究一种成本低，能适应冰荷载不同方向的抗冰墩结构。

实用新型内容

本实用新型的目的为提供一种成本低、能适应冰荷载不同方向的抗冰墩。

实现上述发明目的的技术方案如下：

抗冰墩，包括一钢筋混凝土承台和位于承台底部的基桩，所述承台为锥体，所述基桩在承台底部均匀分布，承台底面位于海水面以下。

所述锥体承台顶部连接有一圆柱体。

所述承台内具有一空腔室。

所述锥体承台锥面角度为50～70度。

所述锥体承台顶部与圆柱体之间具有一倒锥体。

本实用新型具有如下有益效果：

1.设计中充分考虑抗冰能力，是结构安全过冬的重要保证

该结构抗冰的主要思想是通过与海冰接触的结构外形的设计，使海冰的最薄弱部位发生破坏，从而达到海冰传递给结构的总力最小的目的。具体的说就是将海冰的挤压破坏变为弯曲破坏，同样的冰况条件下，传递给结构的冰荷载减小一半以上。该结构能够达到上述要求，且适应不同水位变化，结构计算模型简单。

2.实现了抗冰设计思路新的突破

原有抗冰设计思路对深水、厚冰的荷载设计很难达到抗冰目的，如高承台桩基抗冰结构，在增加结构抗力的同时不可避免增加了结构与流冰的接触面积，也就增加了冰荷载。采用低承台抗冰结构，冰荷载的大小取决于承台的外部尺寸，结构抗力与桩基的设置有主要关系，由此使结构设计理论上容易满足要求。

3.抗冰结构与主体结构合并，有效降低工程投资

在不降低抗冰标准的前提下，采用锥面低承台桩基抗冰结构与主体结构合并的方案，至少节省工程投资60％以上。

附图说明

图1为现有技术一的结构示意图；

图2为现有技术二的结构示意图；

图3为本实用新型实施例1的结构透视图；

图4为本实用新型实施例2的结构透视图；

图5为本实用新型实施例3的结构透视图；

图6和图7分别为图5的俯视图和左视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

如图3所示，结构采用锥面低承台桩基型式。承台由锥体承台31和位于锥体承台31顶部的圆柱32组成。圆柱32直径6.197m，高度3.00m，顶高程+8.00m，底高程+5.00m；锥体承台31顶直径与圆柱相同，为6.197m，底直径16.00m，底高程位于极端低水位-1.27m以下，为-2.00m。这样与流冰可能接触的圆台面为锥面，锥面角度约为55度，以使冰荷载在设计的任何水位撞击结构物时均发生弯折、爬升、破断，且避免大量破碎冰在结构物前堆积。

桩基34采用8根φ1800的钢管桩，桩长60~65m，入土深度约40m，桩的布置尽量沿承台底部均匀布置，避免应力集中，使结构各方向的抗冰能力基本相同。基桩与承台嵌固连接，使桩端深入承台2.0m，确保结构的整体性。

为减轻大体积混凝土水化热的不利影响，在承台内部挖空一部分体积，形成一空腔33。

实施例2

如图4所示，结构采用锥面低承台桩基型式。承台由锥体承台41和位于锥体承台41顶部的圆柱42组成。圆柱直径12.00m，高度2.00m，顶高程+10.00m，底高程+8.00m；圆柱41与锥体承台41通过一个倒锥体43连接，倒椎体43直径由上至下，逐步由12.00m过度到10.00m，其底高程+7.00m；下部锥体承台顶直径为10.00m，底直径21.00m，底高程位于极端低水位-1.27m以下，为-2.00m。这样与流冰可能接触的圆台面为锥面，锥面角度约为60°，以使冰荷载在设计的任何水位撞击结构物时均发生弯折、爬升、破断，且避免大量破碎冰在结构物前堆积。

桩基44采用12根φ1800的钢管桩，桩长67m，入土深度约42m，桩的布置尽量沿承台底部均匀布置，避免应力集中，使结构各方向的抗冰能力基本相同。基桩与承台嵌固连接，使桩端深入承台2.0m，确保结构的整体性。

在圆柱顶部设有快速脱缆钩45。

本实施例兼具系缆功能。

实施例3

如图5-7所示，结构仍采用锥面低承台桩基型式。承台由锥体承台51和位于锥体承台顶部的圆柱52组成，所述锥体承台一侧面沿锥体下沿向上具有一垂直平台53，所述垂直平台53内侧与锥体承台51和圆柱52一侧外部连为一体。圆柱直径18.00m，高度5.50m，顶高程+11.00m，底高程+5.50m；椎体承台顶直径与圆柱相同，为18.00m，底直径27.00m，底高程位于极端低水位-1.27m以下，为-2.50m。这样与流冰可能接触的圆台面为锥面，锥面角度约为60°，以使冰荷载在设计的任何水位撞击结构物时均发生弯折、爬升、破断，且避免大量破碎冰在结构物前堆积。考虑护舷安装和减少混凝土水化热影响等要求，承台进行了相应处理，在承台内部挖空一部分体积，形成一空腔54。

桩基55采用29根φ1800的钢管桩，桩长65～70m，入土深度约45m，桩的布置尽量沿承台底部均匀布置，避免应力集中，使结构各方向的抗冰能力基本相同。基桩与承台嵌固连接，使桩端深入承台2.0m，确保结构的整体性。

本实施例兼具靠船功能。

本实用新型抗冰墩中的基桩型号及个数根据实际情况选用，上述实施例仅为说明作用，并非对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.抗冰墩，包括一钢筋水泥承台和位于承台底部的基桩，其特征为：所述承台为锥体，所述基桩在承台底部均匀分布，承台底面位于海水面以下。

2.根据权利要求1所述的抗冰墩，其特征为：所述锥体承台顶部连接有一圆柱体。

3.根据权利要求2所述的抗冰墩，其特征为：所述锥体承台顶部与圆柱体之间具有一倒锥体。

4.根据权利要求1所述的抗冰墩，其特征为：所述锥体承台锥面角度为50～70度。

5.根据权利要求1所述的抗冰墩，其特征为：所述锥体承台一侧面沿锥体下沿向上具有一垂直平台，所述垂直平台内侧与锥体承台和圆柱一侧外部连为一体。

6.根据权利要求1所述的抗冰墩，其特征为：所述承台内具有一空腔室。

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