JP4263222B2 - 連結構造及びそれを備えた浮体構造物 - Google Patents

Description

本発明は、洋上ステーション、洋上プラットホーム、浮ドック等の海洋構造体を構築する際の浮体構造物の連結構造及びそれを備えた浮体構造物に関する。

近年、廃棄物処理、航空機等の騒音問題、土地の高コスト化といった問題に対処するため海上に建造物、生産設備又は処理設備を設置する洋上プラットホーム等の海洋構造体が開発されている。

こうした海洋構造体では、大型化するに伴って構造体を区分してユニット化しそれぞれのユニット毎に浮体構造物として建造し、浮体構造物を船等により設置場所に曳航して洋上で浮体構造物同士を接合する構築方法が用いられている。

例えば、特許文献１では、コンクリート浮函体の面合せ部に複数の仕切り壁を設け、仕切り壁に接合凹部及び接合凸部を形成し、凹部及び凸部を突き合わせて面合せを行うようにした点が記載されている。また、特許文献２では、分割して製作されたケーソン同士を接合面に設けた接合金具により噛み合わせて接合し、接合面の隙間にコンクリートを打設してケーソン同士を剛結する点が記載されている。また、特許文献３では、連結ケーソンの函首及び函尾を互いに合致するように継ぎ手構造に形成し、設置する際の据付位置においてずれることなく設置するようにした点が記載されている。
特開昭６１−１５８５２７号公報 特開平２−２７４９２１号公報 特開平１１−２２２８６８号公報

上述した先行文献では、ケーソン等の浮体構造物を連結する際にその接合面に位置合せのための凹凸面を形成しておき、接合面の位置合せをした後ワイヤー等により連結し、さらに接合面をコンクリートにより打設して固定するようにしている。

しかしながら、接合面に凹凸面を形成して位置合せを行う場合には、浮体構造物が海上に浮いた状態で波や風により揺動しやすい状態では揺動して位置合せした凹凸面がずれやすくなり、位置合せして連結する一連の作業を迅速的確に行うことは難しい。

そこで、本発明は、浮体構造物を浮いた状態で確実に連結することができる連結構造及びそれを備えた浮体構造物を提供することを目的とするものである。

本発明に係る連結構造は、複数の浮体構造物の互いの接合面を接合して連結するための連結構造であって、複数の円柱状の連結凸部が所定の広さの内側スペースを囲むように接合面に設けられた第一連結部と、前記内側スペースに嵌入し前記連結凸部の内側面と圧接状態となる円柱状の嵌合凸部及び前記連結凸部のすべてを囲むように形成され前記連結凸部の外側面と圧接状態となる周面部が接合面に設けられた第二連結部とを備えていることを特徴とする。さらに、前記連結凸部及び前記嵌合凸部は、浮体構造物の接合方向に沿うように側面が形成されていることを特徴する。

本発明に係る浮体構造物は、上記の連結構造における第一及び第二連結部の少なくとも１つの連結部を接合面に備えている。さらに、接合の際に所定の接合方向にガイドする段差部が接合面に形成されていることを特徴とする。

上記のような構成を有することで、第一連結部及び第二連結部を嵌合させて圧接状態に設定すれば、浮体構造物の接合面での高精度の位置合せ及び確実な連結を同時に行うことができる。

すなわち、第一連結部の連結凸部により囲まれる内側スペースに第二連結部の嵌合凸部を嵌め込むことで簡単に位置合せが行われ、連結凸部に嵌合凸部が圧接した状態で嵌め込まれてガタツキのない精度の高い位置決めを行うことができる。

また、第一連結部の連結凸部の内側面には第二連結部の嵌合凸部が、外側面には第二連結部の周面部がそれぞれ圧接状態で連結されるので、二次元的に配列された複数の連結凸部が嵌合凸部及び周面部により両側から挟持されていずれの方向にもガタツキのない確実な連結状態を実現することができる。

そして、連結凸部及び嵌合凸部を円柱状に形成することで、複数の連結凸部の内側スペースへの嵌入動作を容易に行うことができ、また凸部同士が線接触で圧接した状態となるため、高精度の位置合せ及びガタツキのない確実な連結状態を容易に実現することが可能となる。

また、連結凸部及び嵌合凸部の側面を浮体構造物の接合方向に沿うように形成することで、浮体構造物を接合方向に移動させれば連結凸部及び嵌合凸部を嵌合させることができ、連結動作を極めて簡単に行なうことが可能となる。浮体構造物を接合方向に移動させるために、浮体構造物の接合面に段差部を形成しておき、浮体構造物同士の段差部が係合して接合方向をガイドするようにすれば、接合方向を所定の方向に確実に規定して連結凸部及び嵌合凸部の嵌入動作を迅速的確に行うことが可能となる。

以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る連結構造を備えた浮体構造物に関する実施形態の概略斜視図である。浮体構造物１は、概略六面体状に形成されており、対向する垂直面が接合面２及び３となっている。そして、接合面２には、別の浮体構造物の接合面３を接合して連結固定し、接合面３には、さらに別の浮体構造物の接合面２を接合して連結固定することで、複数の浮体構造物１を直列に連結して海洋構造体を構築することができる。図４は、構築された海洋構造体の一例で、３つの浮体構造物１を連結固定して直方体状の海洋構造体１００が構築される。この例では、海洋構造体１００の端部に配置された浮体構造物１の端面は接合面ではなく単なる垂直面に形成されている。

図２は浮体構造物１を接合方向と直交する方向から見た側面図であり、図３は接合方向に沿った断面図である。接合面２は、上下にそれぞれ半分に区画された上接合面２ａ及び下接合面２ｂからなり、上接合面２ａには３つの第二連結部１０が水平方向に配列され、下接合面２ｂには３つの第一連結部１１が水平方向に配列されて設けられている。第二連結部１０及び第一連結部１１は、それぞれ同じ間隔を置いて水平方向に設けられており、上下方向の位置が一致するように位置決めされている。

上接合面２ａ及び下接合面２ｂは、同じ角度で傾斜する傾斜面で、下方にいくに従い外方に突出するように形成されている。そして、上接合面２ａの下端が突出して段差部１２が形成されており、段差部１２の段差面である下向きのガイド面１２ａは水平方向に沿って形成されている。ガイド面１２ａは、接合面２の全幅にわたって形成されており、内方にいくに従い上方に傾斜するように設定されている。

上接合面２ａの上端には係合突出部１３が接合面２の全幅にわたって突設されており、下接合面２ｂの下端には係合切欠き部１４が同様に接合面２の全幅にわたって形成されており、係合突出部１３の形状は係合切欠き部１４内に隙間なく密着して嵌り込むように形成されている。

接合面３は、接合面２を上下が逆になるように１８０度回転させた形状となっている。そのため、接合面３も上下にそれぞれ半分に区画された上接合面３ａ及び下接合面３ｂからなり、上接合面３ａには下接合面２ｂと同様に３つの第一連結部１１が水平方向に配列され、下接合面３ｂには上接合面２ａと同様に３つの第二連結部１０が水平方向に配列されて設けられている。

また、上接合面３ａ及び下接合面３ｂは、同じ角度で傾斜する傾斜面で、上方にいくに従い外方に突出するように形成されている。そして、下接合面２ａの上端が突出して段差部１５が形成されており、段差部１５の段差面である上向きのガイド面１５ａは水平方向に沿って形成されている。ガイド面１５ａは、接合面２の全幅にわたって形成され、ガイド面１２ａと同じ傾斜角度で内方にいくに従い下方に傾斜するように設定されている。

また、上接合面３ａの上端には係合切欠き部１４と同様の係合切欠き部１６が接合面３の全幅にわたって突設されており、下接合面３ｂの下端には係合突出部１３が同様の係合突出部１７が接合面３の全幅にわたって形成されている。

浮体構造物１の内部は、鋼板及びコンクリートからなるハイブリッド構造の隔壁部及び床面部で区画された段構造が構築されており、段構造の各段には複数のユニット空間Ｓ１〜Ｓ３が形成されている。そして、中央の大きなユニット空間Ｓ１には生産設備等を設置するスペースとして使用し、下段のユニット空間Ｓ２には注排水を行って浮体構造物１を浮上又は沈下させることができる。上段のユニット空間Ｓ３には機械設備等を設置することができる。

接合面２及び３が形成された外壁部についても鋼板及びコンクリートからなるハイブリッド構造となっており、第一連結部１１及び第二連結部１０は金属製又は合成樹脂製でそれぞれユニット化されて外壁部に固定されている。

図５は、第一連結部１１の平面図（図５（ａ））及びＡ−Ａ断面図（図５（ｂ））である。第一連結部１１は、平面視矩形状の基体１１ａの表面に円柱状の連結凸部１１ｂが突設されており、各連結凸部１１ｂは基体１１ａの四隅に配設されている。そのため、連結凸部１１ｂの内側には、連結凸部１１ｂに囲まれるように内側スペースＴが形成されている。

各連結凸部１１ｂの周側面は、第一連結部１１を接合面に固定した状態でガイド面１２ａ又は１５ａに沿うように同じ傾斜角度に設定されている。

図６は、第二連結部１０の平面図（図６（ａ））及びＢ−Ｂ断面図（図６（ｂ））である。第二連結部１０は、平面視矩形状の基体１０ａの表面の中央に円柱状の嵌合凸部１０ｂが突設されており、基体１０ａの周端には所定幅の周壁部１０ｃが突設されている。嵌合凸部１０ｂは、第一連結部１１の内側スペースＴに嵌り込む大きさに形成されている。

嵌合凸部１０ｂの周側面及び周壁部１０ｃの内周面は、第二連結部１０を接合面に固定した状態でガイド面１２ａ又は１５ａに沿うように同じ傾斜角度に設定されている。

図７は、第一連結部１１に第二連結部１０が嵌合した状態を示す平面図（図７（ａ））及びＣ−Ｃ断面図（図７（ｂ））である。連結凸部１１ｂと嵌合凸部１０ｂの傾斜角度が一致するように設定して嵌合凸部１０ｂを内側スペースＴに嵌入すると、嵌合凸部１０ｂの周側面が各連結凸部１１ｂの周側面の内側で線接触して圧接した状態となる。また、周壁部１０ｃの内周面も同時に各連結凸部１１ｂの周側面の外側で線接触して圧接した状態となる。

したがって、嵌合凸部１０ｂの周側面及び周壁部１０ｃの内周面において連結凸部１１ｂが二重に圧接した状態で連結されるようになり、また、四隅の位置において線接触されて圧接されているので、上下左右の方向から第一及び第二連結部をずらすように力が加わったとしても外れることがなく、ガタツキのない安定した連結状態を保持することができる。

図１に示す浮体構造物１の接合面２に第一連結部１１及び第二連結部１０を取り付ける場合には、ガイド面１２ａに沿うように連結凸部１１ｂ及び嵌合凸部１０ｂの周側面並びに周壁部１０ｃの内周面が外方に向かって下方に傾斜するように取り付ければよい。また、接合面３には、逆に、ガイド面１５ａに沿うように連結凸部１１ｂ及び嵌合凸部１０ｂの周側面並びに周壁部１０ｃの内周面が外方に向かって上方に傾斜するように取り付ければよい。

図８は、浮体構造物１及び１’を接合して連結する過程を示す説明図である。まず、浮体構造物１及び１’を海上に浮かべた状態で接合面２’及び接合面３が対向するように設定する（図８（ａ））。波により浮体構造物が変動する場合にはワイヤ等を浮体構造物の間に張設して互いに引き合うことで対向した状態に保持することができる。

そして、対向する接合面３の方の浮体構造物１内の下段のユニット空間に海水を注入して浮体構造物１を沈下させ、接合面３の段差部１５が接合面２’の段差部１２よりも下方に位置した状態に設定する（図８（ｂ））。次に、対向する接合面２’の方の浮体構造物１’を浮体構造物１に接近する方向に移動させて接合面３に当接した状態に設定する（図８（ｃ））。浮体構造物１’の移動は、例えば、浮体構造物の間に張設されたワイヤ等を引き合うことで行えばよい。

また、この状態では、接合面２’の段差部１２’が接合面３の段差部１５の上方に位置して接合面同士が当接した状態となる。接合面２’の上接合面２ａ’に設けられた第二連結部１０’は、接合面３の上接合面３ａの第一連結部１１よりも上方にずれた位置に対向配置され、接合面２’の下接合面２ｂ’に設けられた第一連結部１１’は、接合面３の下接合面３ｂの第二連結部１０よりも上方にずれた位置に対向配置される。接合面２’の上部に設けられた係合突出部１３’は、接合面３の上部に形成された係合切欠き部１４の上方に対向配置され、接合面３の下部に設けられた係合突出部１３は、接合面２’の下部に形成された係合切欠き部１４’の下方に対向配置される。

次に、接合面が当接した状態で浮体構造物１内の下段のユニット空間に注入された海水を排水して浮体構造物１を浮上させる（図８（ｄ））。そして、浮体構造物１を浮上させながら浮体構造物１を浮体構造物１’に密着するように引き合うことで、接合面３に設けられた第一連結部１１が接合面２’に設けられた第二連結部１０’に嵌合し、接合面３に設けられた第二連結部１０が接合面２’に設けられた第一連結部１１’に嵌合して連結される。その際に、接合面３の係合突出部１３が接合面２’の係合切欠き部１４’に係合密着し、接合面３の係合切欠き部１４が接合面２’の係合突出部１３’に係合密着して、接合面２’及び接合面３が隙間なく密着連結される。

以上説明したように、浮体構造物を浮かべた状態で引き合う簡単な操作で浮体構造物の接合及び連結を同時に行うことができ、連結作業を迅速かつ正確に実施することが可能となる。

浮体構造物の接合面を連結した後、図９に示すように、接合した外壁部を貫通してボルト２０により第一連結部１１及び第二連結部１０を固定すれば、連結部が抜けたりずれることなく連結状態を保持することができる。必要に応じて浮体構造物の間にワイヤ等の固定手段を取り付ければ、さらに強固に連結固定することが可能となる。

本発明に係る連結構造を備えた浮体構造物に関する実施形態の概略斜視図である。 浮体構造物を接合方向と直交する方向から見た側面図である。 浮体構造物の接合方向に沿った断面図である。 構築された海洋構造体を示す概略斜視図である。 第一連結部の平面図及びＡ−Ａ断面図である。 第二連結部の平面図及びＢ−Ｂ断面図である。 第一連結部に第二連結部が嵌合した状態を示す平面図及びＣ−Ｃ断面図である。 浮体構造物を接合して連結する過程を示す説明図である。 浮体構造物の連結部分に関する概略拡大断面図である。

符号の説明

１ 浮体構造物
２ 接合面
３ 接合面
10 第二連結部
10b 嵌合凸部
10c 周壁部
11 第一連結部
11b 連結凸部
12 段差部
12a ガイド面
13 係合突出部
14 係合切欠き部
15 段差部
15a ガイド面
16 係合切欠き部
17 係合突出部

Claims (4)

1. 複数の浮体構造物の互いの接合面を接合して連結するための連結構造であって、複数の円柱状の連結凸部が所定の広さの内側スペースを囲むように接合面に設けられた第一連結部と、前記内側スペースに嵌入し前記連結凸部の内側面と圧接状態となる円柱状の嵌合凸部及び前記連結凸部のすべてを囲むように形成され前記連結凸部の外側面と圧接状態となる周面部が接合面に設けられた第二連結部とを備えていることを特徴とする連結構造。
2. 前記連結凸部及び前記嵌合凸部は、浮体構造物の接合方向に沿うように側面が形成されていることを特徴する請求項１に記載の連結構造。
3. 請求項１又は２に記載の連結構造における第一及び第二連結部の少なくとも１つの連結部を接合面に備えている浮体構造物。
4. 接合の際に所定の接合方向にガイドする段差部が接合面に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の浮体構造物。

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