本發(fā)明涉及海洋平臺(tái)裝備技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種自升式海洋平臺(tái)新型格構(gòu)式樁腿。

背景技術(shù)：

伴隨著海洋平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展，其性能上的缺陷也逐漸顯現(xiàn)。鋼結(jié)構(gòu)中大規(guī)模應(yīng)用的普通碳素鋼材料在濱海腐蝕性環(huán)境下容易被腐蝕，特別是海洋平臺(tái)支承構(gòu)件，長(zhǎng)期浸泡于海水中，建筑鋼材受海水及海洋生物附著等腐蝕性介質(zhì)的影響尤為突出，不但破壞了海洋平臺(tái)的整體美觀，還會(huì)削弱支承鋼構(gòu)件截面，降低其承載力，嚴(yán)重影響海洋平臺(tái)的安全性和耐久性。此外，對(duì)處于寒冷海域長(zhǎng)期受凍融環(huán)境影響的海洋平臺(tái)，建筑鋼材的低溫冷脆特性進(jìn)一步惡化了海洋平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)的綜合性能，加劇了海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)脆性破壞的趨勢(shì)。不銹鋼的出現(xiàn)從根本上彌補(bǔ)了鋼結(jié)構(gòu)易于生銹腐蝕的缺點(diǎn)。不銹鋼具有良好的防銹耐腐性能，極大的延長(zhǎng)了結(jié)構(gòu)的使用壽命。此外，不銹鋼還具有較好的耐低溫性能，在低溫條件下的沖擊韌性?xún)?yōu)于普通碳素鋼，因而可以更好的應(yīng)用于寒冷地區(qū)，提高結(jié)構(gòu)抵抗低溫冷脆的性能。作為一種新興的建筑材料，不銹鋼在實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能的基礎(chǔ)上，還能滿(mǎn)足建筑美學(xué)、防銹耐腐性、耐久性和易于維護(hù)等要求，可以達(dá)到結(jié)構(gòu)性能與建筑美學(xué)的完美統(tǒng)一。同時(shí)，不銹鋼易于回收和循環(huán)利用，最大限度的節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境和減少污染，符合綠色建筑低碳環(huán)保的要求，有利于建筑結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展，因而在許多工程領(lǐng)域尤其是海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)具有廣闊的適用性和極佳的應(yīng)用前景。然而時(shí)至今日，不銹鋼作為主要承重構(gòu)件在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用還非常有限，這主要是由于不銹鋼材料高昂的價(jià)格使得其初期投入成本較高，從而制約了不銹鋼在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。

雖然世界范圍內(nèi)普遍認(rèn)同不銹鋼作為全壽命周期成本最低的經(jīng)濟(jì)型建筑材料，在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，但高昂的初期材料成本仍然讓不銹鋼的推廣和應(yīng)用舉步維艱。因此，為了最大限度的發(fā)揮不銹鋼材料的優(yōu)良性能，盡量延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命，并將整體建造成本控制在合理范圍以?xún)?nèi)，不銹鋼構(gòu)件往往被加工成薄壁形式以進(jìn)一步提高材料的使用效率，并充分利用其應(yīng)變硬化階段以提高材料的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，從而降低成本，獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。然而另一方面，薄壁不銹鋼構(gòu)件往往導(dǎo)致其穩(wěn)定問(wèn)題更為突出，難以充分發(fā)揮材料的力學(xué)性能，有必要通過(guò)增設(shè)加勁肋來(lái)提高薄壁不銹鋼構(gòu)件的整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性。值得注意的是，對(duì)于廣泛應(yīng)用于橋梁工程、塔架結(jié)構(gòu)和海洋平臺(tái)的鋼管結(jié)構(gòu)，為了保持結(jié)構(gòu)的整體美觀，往往選擇內(nèi)置加勁肋的方式進(jìn)行加強(qiáng)，而當(dāng)鋼管截面較小且長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，內(nèi)置加勁肋往往給施工帶來(lái)較大困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種自升式海洋平臺(tái)新型格構(gòu)式樁腿，具有穩(wěn)定性高、承壓能力強(qiáng)、成本低廉、耐腐蝕能力強(qiáng)、抗震能力優(yōu)、維護(hù)方便和使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。

本發(fā)明可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明公開(kāi)了一種自升式海洋平臺(tái)新型格構(gòu)式樁腿，包括三角形平行設(shè)置的樁腿本體，所述樁腿本體包括方形鋼管，所述方形鋼管內(nèi)部通過(guò)沿長(zhǎng)度方向設(shè)置的加勁肋焊接有圓形鋼管，所述圓形鋼管內(nèi)部中空注水，所述方形鋼管和所述圓形鋼管之間填充有混凝土。

進(jìn)一步地，所述方形鋼管為正方形狀，所述加勁肋設(shè)置在所述方形鋼管內(nèi)部四邊的中間位置。

進(jìn)一步地，所述加勁肋為雙肋平行結(jié)構(gòu)，所述雙肋之間設(shè)有焊縫。

進(jìn)一步地，所述樁腿本體數(shù)量為三個(gè)，相鄰的樁腿本體通過(guò)若干根較小截面尺寸的薄壁不銹鋼圓形鋼管連接成型，相鄰的薄壁不銹鋼圓形鋼管、樁腿本體之間形成一種類(lèi)似于平行弦桁架體系的格構(gòu)式構(gòu)件。

進(jìn)一步地，所述方形鋼管由四個(gè)尺寸相同的薄壁不銹鋼等肢卷邊角鋼焊接裝配成型。

進(jìn)一步地，所述圓形鋼管為高強(qiáng)鋼圓形鋼管。

進(jìn)一步地，所述高強(qiáng)鋼圓形鋼管的外徑與所述方形鋼管的內(nèi)部相對(duì)加勁肋之間的距離一致。

本發(fā)明為一種自升式海洋平臺(tái)新型格構(gòu)式樁腿，具有以下有益效果：

首先，組合構(gòu)件的外部為內(nèi)置加勁肋的不銹鋼方形鋼管，表面平直易與臨近構(gòu)件連接，不銹鋼裝配方形鋼管由四個(gè)尺寸相同的等肢卷邊角鋼拼接而成，極大的增加了構(gòu)件的截面尺寸，有利于構(gòu)件的安裝和施工；且各個(gè)角鋼在卷邊處沿長(zhǎng)度方向焊接在一起，焊縫避開(kāi)了方形鋼管角部的應(yīng)力集中區(qū)域，有利于改善構(gòu)件的疲勞性能；而組合構(gòu)件外部薄壁不銹鋼角鋼的應(yīng)用不但充分發(fā)揮了不銹鋼材料外形美觀、防銹耐腐、耐低溫和易于維護(hù)的優(yōu)良性能，而且最大限度的降低了不銹鋼材料的用鋼量，節(jié)省了建造成本；且自升式海洋平臺(tái)的可移動(dòng)性使得其樁腿可以反復(fù)循環(huán)使用，符合節(jié)能環(huán)保要求，進(jìn)一步降低了造價(jià)；

其次，由焊接在一起的各個(gè)角鋼卷邊組成的內(nèi)置縱向加勁肋不但提高了外部薄壁不銹鋼方形鋼管的整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性，而且作為定位裝置對(duì)內(nèi)部高強(qiáng)鋼圓形鋼管起到了很好的固定作用，方便施工；而組合構(gòu)件的內(nèi)部高強(qiáng)鋼管和內(nèi)置縱向加勁肋的外部薄壁不銹鋼管配合環(huán)繞其四周的海水圍壓為其間填充的自密實(shí)混凝土提供了有效支撐，使得核心混凝土在套箍約束作用下處于多維受壓狀態(tài)，避免或延緩了混凝土的開(kāi)裂，顯著提高了構(gòu)件的穩(wěn)定承載力和延性；且內(nèi)填核心混凝土配合外部薄壁不銹鋼管有效隔絕了海水腐蝕性介質(zhì)及低溫環(huán)境對(duì)內(nèi)部高強(qiáng)鋼管的侵蝕，提高了構(gòu)件整體的防銹耐腐和耐低溫性能。

此外，相對(duì)于傳統(tǒng)的鋼管混凝土構(gòu)件，中空注水夾層薄壁不銹鋼管混凝土組合構(gòu)件不但充分發(fā)揮了鋼管和混凝土各自的優(yōu)點(diǎn)，而且大幅降低了混凝土的使用量，從而減輕了構(gòu)件自重，降低了地震作用效應(yīng)；特別是針對(duì)海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)通常采用工廠預(yù)制、整體裝船運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝的特點(diǎn)，較輕的結(jié)構(gòu)自重對(duì)運(yùn)輸安全至關(guān)重要，且能大幅降低運(yùn)輸費(fèi)用；同時(shí)，組合構(gòu)件內(nèi)部高強(qiáng)鋼管中的注水不但能夠防止高強(qiáng)鋼管向內(nèi)的局部屈曲，提高核心混凝土的套箍約束作用，而且還可以與組合構(gòu)件形成一個(gè)整體，共同承受豎向和水平荷載；且能起到吸收地震能量的作用，有利于提高組合構(gòu)件的整體抗震性能。

海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)所處環(huán)境惡劣，特別是直接浸泡于海水中的海洋平臺(tái)支承構(gòu)件，往往承受較大的上部豎向荷載、風(fēng)荷載、海浪荷載、冰荷載甚至地震作用，常用截面尺寸的單個(gè)組合構(gòu)件的承載力明顯不足。因此，考慮將三個(gè)尺寸相同的常用截面尺寸的組合構(gòu)件按品字形排列，并通過(guò)若干根較小截面尺寸的薄壁不銹鋼圓形鋼管將三個(gè)組合構(gòu)件連成一體，形成一種類(lèi)似于平行弦桁架體系的格構(gòu)式構(gòu)件。相對(duì)于相同承載力的實(shí)腹式構(gòu)件，格構(gòu)式構(gòu)件的自重更輕，因而抗震性能更好；長(zhǎng)細(xì)比更小，因而縱向穩(wěn)定性更好；在橫向荷載作用下抗彎剛度更大，因而側(cè)向變形更??；且對(duì)風(fēng)、海浪和浮冰的阻力更小，因而受風(fēng)荷載、海浪荷載和冰荷載的作用更小。綜上所述，這種新型中空注水夾層薄壁不銹鋼管混凝土格構(gòu)式構(gòu)件將不銹鋼、高強(qiáng)鋼、混凝土和注水組合在一起，利用夾層鋼管、混凝土和注水在受力過(guò)程中的相互作用，充分發(fā)揮了不同材料各自的性能優(yōu)勢(shì)，又克服了彼此單獨(dú)使用時(shí)的不足，具有外形美觀、防銹耐腐、承載力高、延性和穩(wěn)定性好、施工方便、抗震和耐低溫性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)，在海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域特別是作為自升式海洋平臺(tái)的樁腿具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

附圖1為本發(fā)明一種自升式海洋平臺(tái)新型格構(gòu)式樁腿的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為本發(fā)明一種自升式海洋平臺(tái)新型格構(gòu)式樁腿的俯視圖；

附圖3為本發(fā)明一種自升式海洋平臺(tái)新型格構(gòu)式樁腿的樁腿本體內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標(biāo)記包括：1、樁腿本體，2、薄壁不銹鋼圓形鋼管，3、不銹鋼方形鋼管，4、高強(qiáng)鋼圓形鋼管，5、加勁肋，6、焊接縫，7、混凝土。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1～3所示，本發(fā)明公開(kāi)了一種自升式海洋平臺(tái)新型格構(gòu)式樁腿，包括三角形平行設(shè)置的樁腿本體1，所述樁腿本體1包括方形鋼管3，所述方形鋼管3內(nèi)部通過(guò)沿長(zhǎng)度方向設(shè)置的加勁肋5焊接有圓形鋼管4，所述圓形鋼管4內(nèi)部中空注水，所述方形鋼管3和所述圓形鋼管4之間填充有混凝土7。所述方形鋼管3為正方形狀，所述加勁肋5設(shè)置在所述方形鋼管3內(nèi)部四邊的中間位置。所述加勁肋5為雙肋平行結(jié)構(gòu)，所述雙肋之間設(shè)有焊縫6。所述樁腿本體1數(shù)量為三個(gè)，相鄰的樁腿本體1通過(guò)若干根較小截面尺寸的薄壁不銹鋼圓形鋼管2連接成型，相鄰的薄壁不銹鋼圓形鋼管2、樁腿本體1之間形成一種類(lèi)似于平行弦桁架體系的格構(gòu)式構(gòu)件。進(jìn)一步地，所述方形鋼管3由四個(gè)尺寸相同的薄壁不銹鋼等肢卷邊角鋼焊接裝配成型。所述圓形鋼管4為高強(qiáng)鋼圓形鋼管。所述圓形鋼管4的外徑與所述方形鋼管3的內(nèi)部相對(duì)加勁肋之間的距離一致。

在本發(fā)明一種自升式海洋平臺(tái)新型格構(gòu)式樁腿中，作為受海水腐蝕性介質(zhì)影響最為嚴(yán)重、受力最不利和最難以維護(hù)的自升式海洋平臺(tái)的樁腿本體，選擇四個(gè)尺寸相同的薄壁不銹鋼等肢卷邊角鋼，將不同角鋼的各個(gè)卷邊沿長(zhǎng)度方向焊接在一起，形成一種內(nèi)置四條縱向加勁肋的薄壁不銹鋼裝配成型的方形鋼管，且加勁肋全部位于方形鋼管內(nèi)部邊長(zhǎng)的中間位置?？紤]到薄壁不銹鋼裝配成型的方形鋼管的承載力較小，在方形鋼管內(nèi)部的中心位置增設(shè)高強(qiáng)鋼圓形鋼管，且高強(qiáng)鋼圓形鋼管的外表面與不銹鋼裝配成型的方形鋼管的四條內(nèi)置縱向加勁肋完全接觸，使得內(nèi)部的高強(qiáng)鋼圓形鋼管與外部的不銹鋼方形鋼管質(zhì)心完全重合，并在內(nèi)部的高強(qiáng)鋼圓形鋼管與外部的不銹鋼方形鋼管之間填充自密實(shí)混凝土，進(jìn)一步提高支承構(gòu)件的穩(wěn)定承載力以及防銹、耐腐和耐低溫性能。此外，考慮到自升式海洋平臺(tái)的可移動(dòng)性和施工特點(diǎn)，在海洋平臺(tái)的組裝和作業(yè)過(guò)程中，考慮在組合構(gòu)件內(nèi)部中空的高強(qiáng)鋼圓形鋼管中注水，不但能夠協(xié)助海洋平臺(tái)樁腿在組裝過(guò)程中的沉底固定，還有利于配合組合構(gòu)件協(xié)同抵抗外部荷載，而且在海洋平臺(tái)作業(yè)完畢轉(zhuǎn)移時(shí)，還能夠通過(guò)抽取組合構(gòu)件內(nèi)部高強(qiáng)鋼圓形鋼管中的注水協(xié)助海洋平臺(tái)樁腿的拔起撤離，且抽取的注水能夠反復(fù)循環(huán)使用，有效的節(jié)約了海洋平臺(tái)上寶貴的水資源。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制；凡本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員均可按說(shuō)明書(shū)附圖所示和以上所述內(nèi)容順暢地實(shí)施本發(fā)明；但是，凡熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，可利用以上所揭示的技術(shù)內(nèi)容而作出的些許更動(dòng)、修飾與演變的等同變化，均為本發(fā)明的等效實(shí)施例；同時(shí)，凡依據(jù)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)技術(shù)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何等同變化的更動(dòng)、修飾與演變等，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。