CN85102862B - 混凝土结构 - Google Patents

Abstract

一种混凝土结构包括在结点（１５）处联接的混凝土杆件的刚性空间桁架。该桁架是由一组预制好的铸造段块构成，其中每一段块包括一个结点和复数的从该接点各向伸出的臂杆（１４）。每一臂杆在其自由段至少有一个带开口的纵向凹槽，两个段块的臂杆末端对末端成对对准成直线联接以构成桁架的杆件。联接好的臂杆的凹槽对成直线且包含一个金属共同加强零件，臂杆的联接区被一夹紧套筒包住，所说凹槽中注入硬化砂浆。所说桁架用预应力钢索产生预应力，该钢索通过桁架杆架的外侧并固定到桁架的一些结点上。

Description

混凝土结构

本发明涉及混凝土结构。

本发明的一个目的是提供一种适于构成海中构筑墩台的压载底座的混凝土结构。

本发明的另一目的是提供一种适于构成承重空间桁架的混凝土结构。

已知的海中构筑墩台的压载底座是由若干混凝土立体墙构成，由于它们足够坚固能承受冰的非常高的压力，这些压载底座可适用于寒冷海域，但其缺点是重量很沉。已经有人尝试用轻质混凝土来减轻其重量，但这种方案花费大且不十分令人满意。

本发明推荐的实施方案提供一种底座，该底座可由普通混凝土制成并且具有高强度，然而其重量却是适当的。

本发明的底座基本上是由混凝土杆件的刚性空间桁架体构成，这些杆件汇集到混凝土节点上，其中一些节点由越过杆件外侧的钢索联接，钢索还可越过一些中间节点，这些给桁架提供空间预应力的钢索联接成一个整体，该底座还含有使桁架的侧面和底部防水的装置。

混凝土空间桁架的概念是已知的，但是至今这种桁架还没有被应用到上述的特殊领域，同时是与桁架的预应力钢索结合为一个整体，并且与防水侧壁和防水底部相结合。

进而，迄今还没有一种已知的工业技术能使混凝土桁架在所给定的条件下制成，本发明的目的之一也是提供这样一种技术，不仅将其应用到墩台底座的制造上而且应用到其它任何结构上。

根据本发明，该桁架是由铸模预制的若干段块组合构成，每一个段块包括一个节点和从节点各向伸出的复数的臂杆，每个臂杆在其自由端至少开有一个纵向的凹槽，臂杆成对成直线对准联接构成桁架的杆件，一对被联接臂杆的凹槽中置入一个金属共同加强件，被联接臂杆之间的结合区由一个密封套筒包住，所说凹槽中填入硬化沙浆，该桁架由预应力钢索拉紧，该钢索越过桁架杆件的外侧并且固定到同一桁架的节点上。

下面参照附图举例说明本发明的实施例，其中：

图1是按照本发明的一个墩台底座的垂直截取的半个截面;

图2是在底座上不同平面截取的水平截面;

图3是用于底座桁架的一个段块元件的透视图;

图4表示一个杆件的两部分如何联接以构成桁架杆件;

图5表示底座的底部棱锥体;

图6表示底座的一部分横向表面;

图7是另一个实施例的预制段块和由该段块制成的底座一部分的透视图;

图8是按照本发明的再一个实施例的预制段块的透视图;

图9是按照本发明的一个变型的底座一部分的透视图，其上表示了一部分外表面;

图10表示底座的预应力钢索。

图1和图2所示的墩台底座是一个每边长72米的六边形底座。该底座由桁架构成，其上带有使桁架横向侧面和底部水密的装置。根据本发明，该桁架是由汇集到混凝土节点上的混凝土杆件构成。桁架的侧面和底部带有隔层使其水密。

在一个推荐的实施方案中，桁架是一个正4面体组件，其节点由四面体的角顶构成并且杆件是沿四面体的各边设置。

在这个四面体组件上有若干斜面，杆件在其上形成等边三角形镶嵌，还有若干斜面，杆件在其上形成正方形或矩形镶嵌。四面体上还有一些水平面，杆件在其上形成等边三角形镶嵌。

在所示方案中，桁架的杆件在倾斜50°到60°的平面中形成正方形，在倾斜65°到75°的平面中形成等边三角形，在水平面上形成等边三角形。

最好是，桁架的侧面包括一些杆件在其上形成等边或等腰三角形的平面，这些平面与那些杆件在其上形成正方形或矩形的平面交替变化。

图1中截面的平面是一个垂直面，图中示出的是该截平面的一半。

图2表示复数的水平截面。因此图2分成六个部分，每一部分代表处于不同高度的水平截面的一个片断。例如，参考数字1、2、3、4、5和6各自表示大约位于0米、5米、10米、15米、20米和25米处的各截面。在图中表示0米高度的截面片断中，可以看到桁架底面是由等边三角形A、B、C镶嵌构成，三角形的边是由桁架的杆架构成而其顶点是由桁架节点构成。

图中涉及大约+5米高度的片断的一部分画上了阴影线来表示在该截平面以下延伸的侧表面部分。类似的阴影线还可以在表示大约+10米和+25米的片断中找到。

图1的截面是从图2中A-A平面截取。

该桁架可用任何适宜的方法制造，但最好是用下述的方法。

根据本发明的技术，段块在封闭的模子里挤铸成形，段块包括一个中心节点和从其上向各向伸出的臂杆。该节点要成为桁架上的节点之一，而每一臂杆要构成为桁架杆架的一部分。

从一个段块伸出的一根臂杆与从另一段块伸出的一个臂杆设置成端面对着端面，臂杆这样成对联接从而构成了桁架的一根杆件。所说的桁架就用这种方法一段一段地做成。在一个推荐的实施例中，一部分桁架底面首先制成，然后是下一段面部份，这样继续进行直到顶面部分，在组装进行的工作段，在地面上操作的段块定位装置刚好提前运行到此每一个面就如此一段接一段地做成。

可以看出段块在车间中预制，对海中压载墩台来讲，这样做很有利。而通常这种墩台必须在干船坞中制造。

本发明使大部分工作不须在干船坞进行，只有段块的实际装配须要在干船坞完成。

任何适宜的方法都可用来联接两根臂杆，最好是将臂杆预制而成，其端面上带有开口的凹槽，当臂杆端面对端面放置时，这些带凹槽的端面互相吻合，另外每一个凹槽设有一个通道使砂浆能够注入其中或使空气从该处排出。为了联接，一个共同加强零件放入两个凹槽中，两根臂杆之间的联接周围放置一个密封套筒，砂浆注入到二凹槽中并在其中凝固。

上述套筒最好用热收缩材料制造。

可以观察到，充入承窝的砂浆在臂杆端面之间构成一个或厚或薄的填层。由此通过注入砂浆使臂杆的端面移开，就象千斤顶那样，要加到结构上去的每一个新节点的位置就能准确调整，然后砂浆就凝固形成一个恰好具有所需厚度的垫层J。这样就能容易地保证在装配中每一个节点准确地定位，而这构成了本发明的方法的一个重要优点。

图4用来解释如上所述的两根臂杆的联接技术。该图中二臂杆表示为14和14′，相应的节点表示为15和15′，相应的凹槽表示为16和16′，其通道表示为17和17′，18是套筒，19是加强零件。

在一个典型例子中，该臂杆是具有矩形横截面的杆，该截面能与直径为20厘米到100厘米的圆内接，并且上述杆件是2米到10米长。该杆最好具有直径在30厘米到80厘米之间的圆截面，而杆件最好是用能承受高压的砂浆联接，这个压力高达600巴到1000巴。

最好是每一根臂杆构成半个杆件。

这个推荐的选择不是实质性的，臂杆在变型的实施例中可以构成除半个杆件以外的大小。然而，上述将臂杆做成一半杆件大小是为了造成高度合理化的结构。

进而，两个臂杆除直接联接外还可以通过一个中间零件联接。例如，如果每个臂杆构成杆件的三分之一，两个杆件就可以通过一个中间零件联接，这个中间零件构成杆件中部的三分之一。

全部桁架都用提供空间预应力的钢索拉紧。钢索的端头固定到该桁架的节点上。

在一个典型实施例中，一根给定钢索多次越过桁架杆件，它大体上是正交地在中间越过这些杆件，它还越过散置其间的桁架节点。

图3是举例给出的单个段块的透视图，该段块构成节点1，12根臂杆（2-13）从其上各向伸出，每根臂杆要构成半根桁架杆件。

这样，在图1和图2的桁架中就有8臂杆段块，9臂杆段块和12臂杆段块。

自然容易理解，那些位于桁架外平面即构成桁架底面，侧面和顶面的段块具有较少的臂杆。

该底座另外还带有水密的底部和表面。

该水密底部最好是由棱锥体镶嵌构成，这就使该底部依所需要穿入在墩台最终位置下面的底土中。

图5是桁架四面体之一中的棱锥元件的透视图。

棱锥体和四面体有一共同的基面DEF，但是四面体的角顶G是在棱锥体的角顶H之上。要制造该棱锥体，可以方便地使棱锥体每面的一部分与相应的桁架节点整体的模铸。例如，面DHE的一半应与节点D模铸，而另一半应于节点E模铸。

然后用任何适宜的技术将两半边联接，例如采用类似联接两根臂杆端头使形成杆件的技术。

由此，在节点构成桁架底面的同时也就安装了底座底部的棱锥。

底座表面最好是波纹状的混凝土表面。要制造该表面（见图6），可以方便地预制出包括两个互相成一角度的平面壁P₁和P₂的细长混凝土槽板，然后将这些槽板固定到桁架的外侧杆件上以构成表面。桁架外侧的杆件最好是沿着桁架外面构成向上延伸的矩形。平面壁P₁和P₂以水密的方式固定到沿着矩形的长边杆件b上，并且从一个槽板到另一槽板如此联接。

图7到图10表示本发明的变型实施例。

图7中，模铸段块是由一个中心球形节点15和从其上各向伸出的圆柱臂杆14构成。在段块的左边有一部分组装好的桁架，该桁架是由类似的段块制成，在段块臂杆成对末端相对处可见到套筒18，这些臂杆对构成桁架的杆件。

图8是另一个桁架段块变型的透视图。

图9是一部分桁架的透视图，在表面之下的平面中的桁架杆件是沿着正方形Q或三角形T的边布置，三角形也可变为梯形。这些布置不受所举例子的限制。图9还表示了一段侧表面。在这个例子中，该侧表面是由若干段表面制成，该表面与桁架四面体的尺寸一致并固定在其上，并且该表面的各部分用砂浆或附加混凝土逐次联接在一起。

图10是表示两根预应力钢索20，21的示意简图。钢索20是直线的，其末端固定到两个桁架的两个节点22，23上。

该钢索越过若干桁架杆件，比如杆件24和25，但是保持在这些杆件的外边。预应力钢索21的二末端也固定到桁架节点26和27上，但该钢索不是直线的，它被桁架的某些节点改变方向，比如节点28和29。节点28带有一个槽30，节点29带有一通孔31用以改变钢索21的方向。在图中只表示了节点上的部分臂杆。

本发明不限于一个具体的杆件的几何图形，但是桁架侧面的杆件最好是沿着等边或等腰三角形的边设置，和／或着沿着矩形或正方形的边设置。这些侧面是相对垂直线倾斜的平面，如给出的实施例;在其它一些实施方案中，该侧面是垂直的。

桁架的壁和底部可由任何方法制成水密的，但水密性的获得最好是通过复数的混凝土墙，该墙密封地固定到或整体制造到位于桁架侧面和底面的桁架杆件上，使桁架侧面水密的混凝土墙最好按照波纹形状设置，这样就能减少该侧面上水下部分和水上部分之间温度差的影响。该温度差在冰海中可能有50℃或更大，如果侧壁是平面的，该温度差会引起对侧壁有害的膨胀应力。

Claims (14)

1、一种混凝土结构，它包括在节点处联接的混凝土杆件的刚性空间桁架，其中桁架是由一组预制浇铸段块构成，该结构的特征在于：每一个段块包括一个节点和复数的从该节点各向伸出的臂杆，每一个臂杆在其自由端至少有一个带一开口的纵向凹槽，该臂杆被成对地末端对着末端成直线对准联接以构成桁架的杆件，被联接臂杆的凹槽成直线对准，并包括一个共同的金属加强零件，臂杆的联接区被一密封套筒所包围，所说凹槽内充入硬化砂浆，借助于在外侧越过桁架杆件并固定到桁架节点上的预应力钢索在所说桁架中产生预应力。

2、一种根据权利要求1所述的结构，其特征是至少有一些臂杆构成半个杆件。

3、一种根据权利要求1所述的结构，其特征是杆件的长度是2米到10米，并且杆件的横截面可内切于一个直径为20厘米到100厘米的圆。

4、一种根据权利要求3所述的结构，其特征是杆件具有直径为30厘米到80厘米的圆横截面。

5、一种根据权利要求1所述的结构，其特征是所说套筒是由热收缩材料制造的。

6、一种根据权利要求1所述的结构，其特征是一些预应力钢索被桁架节点改变方向。

7、一种根据权利要求1所述的结构，其特征是至少有一些预应力钢索是直线的。

8、用来制造根据权利要求1的结构的一段模铸混凝土段块，该段块的特征是包括一个节点和从该节点各向伸出的臂杆，其中每一臂杆还至少包括一个在臂杆自由端的带开口的纵向凹槽，和至少一个用来将砂浆注入该凹槽或从该处排出空气的通道。

9、一种根据权利要求8所述的模铸混凝土段块，其特征是一些节点有使所说钢索通过的沟槽或通道。

10、一种制造根据权利要求1所述的结构的方法，其特征在于：该方法包括预制带有一个节点和从该节点上各向伸出的臂杆的段块，每个臂杆在其自由端还带有至少一个有开口的纵向凹槽，和至少一个使砂浆充入该凹槽或从该处排出空气的通道，然后用预制好的段块重复地进行包括以下步骤的操作：

将一个段块的一根臂杆与另一段块的一个臂杆成直线对准，随后在对准好的凹槽中夹入一个共同加强件;

用一密封套筒将二个对准好的臂杆联接区包住;

将砂浆注入所说成直线对准好的臂杆的凹槽以充满该凹槽。

11、一种根据权利要求10所述的方法，其特征是所说段块是用一密封铸模挤压模铸而成。

Images