專利名稱：一種海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水上浮式工程的基礎(chǔ)承載結(jié)構(gòu)，具體地，涉及一種海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，應(yīng)用范圍包括海洋鉆探平臺、海上飛機場、海上堆場、海上城市、海上風(fēng)電施工平臺、海上大型浮吊、圍堰、和水上酒店等。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外的海洋工程中，有浮式和固定式之分，也有永久、半永久和臨時之分，種類繁雜，工程規(guī)模大小不一。海上鉆探平臺、海上機場等海洋浮式工程受制于海上惡劣環(huán)境，包括水深、風(fēng)浪等惡劣條件，其浮體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、龐大，制造成本高、周期長，抗風(fēng)浪能力弱，極大地制約了其發(fā)展；船舶大型化對港口工程的港池、航道水深的要求越來越高，建造難度大、成本高，堆場結(jié)構(gòu)形式單一化制約了港口深水化的發(fā)展；另外，如海上風(fēng)電工程等近海工程涉及大型部件組拼、預(yù)制、運輸和吊裝等內(nèi)容，受制于海上惡劣工況和工程施工的 臨時性，大型施工平臺、駁船及浮吊等結(jié)構(gòu)單一，工程建設(shè)成本擴大；海上城市、海上游樂場及水上酒店等工程受沒有合適的工程結(jié)構(gòu)、建造成本高的影響，發(fā)展緩慢。為了充分利用海洋空間，開發(fā)海洋資源，大型海洋工程結(jié)構(gòu)物早已成為海洋工程界的研究熱點。相比較于常規(guī)海洋工程結(jié)構(gòu)，大型海洋浮式結(jié)構(gòu)物具有可移動性、受地震沖擊小、對環(huán)境影響小和經(jīng)濟性好，可以沿海島嶼或島嶼群為依托，具有永久或半永久性，具有綜合性、多用途的功能等優(yōu)點。大型海洋浮式結(jié)構(gòu)物的尺度通常以公里計，目前已得到應(yīng)用的大型海洋浮式結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)龐大，結(jié)構(gòu)強度要求高，制造和施工難度大、周期長，工程成本高，結(jié)構(gòu)的浮體消力、抗波浪、抗海流作用性能差等原因，發(fā)展緩慢，難有作為。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于水上浮式工程的基礎(chǔ)承載結(jié)構(gòu)，能夠滿足海洋工程承載要求，結(jié)構(gòu)強度大，浮體消力、抗波浪、抗海流作用性能強，可工業(yè)化生產(chǎn)制造，施工容易、周期短，工程成本低，可滿足諸多已發(fā)展為浮式結(jié)構(gòu)的或還沒有采用浮式結(jié)構(gòu)的海洋工程的建設(shè)要求，促進海洋工程的發(fā)展。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其中，該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)由空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)組成，所述的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)能夠提供浮力和承載能力作為浮式結(jié)構(gòu)物；所述的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)由弦桿、腹桿與結(jié)點組成，若干弦桿和腹桿在結(jié)點處連接構(gòu)成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。弦桿與結(jié)點之間，以及腹桿與結(jié)點之間可以通過法蘭相連接。上述的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其中，所述的弦桿通過結(jié)點互相連接構(gòu)成沿水平面延伸的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。上述的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其中，所述的腹桿通過結(jié)點分別與弦桿連接，構(gòu)成每兩層水平網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)之間的支撐結(jié)構(gòu)，從而形成整體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。上述的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其中，所述的弦桿、腹桿與結(jié)點由鋼材或其他符合要求的材料制成。
上述的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其中，所述的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可以是平行桁架結(jié)構(gòu)、四角錐體系網(wǎng)架、三角錐體系網(wǎng)架等結(jié)構(gòu)形式，即弦桿、腹桿在結(jié)點處能夠分別構(gòu)成方形或多角錐形結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實際海 洋工程要求選擇網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式。同樣，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的組成部件，包括弦桿、腹桿及結(jié)點，其結(jié)構(gòu)形式根據(jù)實際工程需要選擇方形截面、圓形截面等結(jié)構(gòu)形式。上述的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其中，所述的弦桿、腹桿與結(jié)點能夠進行自由拆分和組裝。拆分后的組件可以利用與重新拼裝原浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，也可以利用到其他海洋浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)當(dāng)中。上述的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其中，所述的弦桿與腹桿為密封空心桿狀結(jié)構(gòu)。上述的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其中，所述的結(jié)點為實心或密封空心結(jié)構(gòu)。結(jié)點是否為密封空心結(jié)構(gòu)根據(jù)工程實際情況進行結(jié)構(gòu)選型，選用密封空心結(jié)構(gòu)時可以作為浮式結(jié)構(gòu)物。也可以選擇非空心的結(jié)構(gòu)，同時不提供浮力。上述的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其中，所述的弦桿、腹桿與密封空心結(jié)構(gòu)的結(jié)點能夠作為壓載艙使用，也可以另配壓載裝置。壓載艙是船空載時，用來盛放壓載物的艙室，壓載物是使船舶穩(wěn)定便于操作的重物，通常為水，因此空心的弦桿、腹桿與結(jié)點可以內(nèi)部充水作為壓載艙使用。上述的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其中，所述的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是單層或多層的網(wǎng)架，具體根據(jù)工程要求確定。上述的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其中，所述的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)能夠全部位于水下，或者一部分位于水下、其余部分位于水上。上述的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其中，所述的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)能夠進行固定。所述的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可以采用錨鏈固定位置，也可以利用樁基固定，還可以依托島嶼等固定物固定，方法多樣，具體固定方式需參照海洋工程使用要求確立。上述的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其中，所述的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不但可以應(yīng)用于海洋工程，還可以應(yīng)用到內(nèi)陸一般水上工程。本發(fā)明提供的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，將空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的弦桿與腹桿做成密封空心結(jié)構(gòu)，結(jié)點是否為密封空心結(jié)構(gòu)根據(jù)工程要求確定，為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)提供浮力，形成海洋工程的浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。這樣的海洋浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不僅具備空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，同時擴展了海洋工程的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，具體優(yōu)點包括
結(jié)構(gòu)剛性過剩、強度高；結(jié)構(gòu)規(guī)?？蛇m應(yīng)多樣海洋工程的需要；浮體消力、抗波浪、抗海流作用性能強；弦桿、腹桿及結(jié)點等組件可工業(yè)化生產(chǎn)制造，高效拼裝施工，建造成本低、工期短，運輸簡單，可根據(jù)需要進行拆分再做重新拼裝且其部件可以利用至其他海洋工程結(jié)構(gòu)；本發(fā)明涉及的海洋浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可應(yīng)用與多種海洋工程結(jié)構(gòu)，包括海上鉆探平臺、海上機場、海上城市、水上游樂場、水上酒店、海上臨時施工平臺、海上大型浮吊、圍堰結(jié)構(gòu)等，應(yīng)用廣泛，可以極大地促進海洋工程、內(nèi)陸水上工程的發(fā)展。


圖Ia為本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖Ib為本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的上層結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2a和圖2b為本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的弦桿的兩種常見截面形式示意圖。圖3為本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的結(jié)點截面形式以及桿件與結(jié)點的一種連接方式示意圖。圖4a和圖4b分別為本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的兩種單元結(jié)構(gòu)，四角錐和三角錐示意圖。圖5為本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)用于海上鉆探平臺的示意圖。圖6a為海上飛機場的平面示意圖。圖6b為本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)用于海上飛機場的示意圖。圖7為本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)用于海上城市的示意圖。 圖8為本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)用于海上臨時施工平臺的示意圖。圖9a為港口碼頭的平面示意圖。圖9b為本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)用于港口碼頭的海上堆場示意圖。圖9c為本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)用于港口碼頭的防波堤的示意圖。圖10為本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)用于大型浮吊的示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步地說明。如圖Ia和圖Ib所示，本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，由空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)組成，該空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)能夠提供浮力和承載能力作為浮式結(jié)構(gòu)物。空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)由弦桿I、腹桿2與結(jié)點3組成，若干弦桿I和腹桿2在結(jié)點3處連接構(gòu)成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。弦桿I通過結(jié)點3互相連接構(gòu)成沿水平面延伸的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。腹桿2通過結(jié)點3分別與弦桿I連接，構(gòu)成每兩層水平網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)之間的支撐結(jié)構(gòu)，從而形成整體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。弦桿I、腹桿2與結(jié)點3由鋼材制成。弦桿I、腹桿2與結(jié)點3能夠進行自由拆分和組裝。拆分后的組件可以利用與重新拼裝原浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，也可以利用到其他海洋浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)當(dāng)中。該空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可以是單層或多層的網(wǎng)架，具體根據(jù)工程要求確定?？臻g網(wǎng)架結(jié)構(gòu)能夠全部位于水下，或者一部分位于水下、另一部分位于水上。該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不但可以應(yīng)用于海洋工程，還可以應(yīng)用到內(nèi)陸一般水上工程。如圖2a和圖2b所示，本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的弦桿I與腹桿2為密封空心結(jié)構(gòu)，截面形式可以是圓形截面、方形截面及其他符合工程要求的截面形式，另外，可以根據(jù)需要確定是否利用弦桿I與腹桿2作為壓載倉4，還是另設(shè)配載。如圖3所示，本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)結(jié)點3的結(jié)構(gòu)形式，弦桿I、腹桿2與結(jié)點3的連接方式，弦桿I與結(jié)點3之間，以及腹桿2與結(jié)點3之間可以通過法蘭5相連接。實際應(yīng)用過程中，結(jié)點3的結(jié)構(gòu)形式、桿件與結(jié)點3的連接方式、結(jié)點3是否制造成為密封空心結(jié)構(gòu)等具體問題根據(jù)實際海洋工程的需求設(shè)計、建造。如圖4a和圖4b所示，本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的弦桿I、腹桿2與結(jié)點3可以按四角錐體系、三角錐體系以及其他符合具體工程要求的形式進行排布。使網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形成平行桁架結(jié)構(gòu)、四角錐體系網(wǎng)架、三角錐體系網(wǎng)架等結(jié)構(gòu)形式，并根據(jù)實際海洋工程要求選擇網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)形式。如圖5所示，本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)用于海上鉆探平臺的基礎(chǔ)承載結(jié)構(gòu)，平臺規(guī)?？梢愿鶕?jù)要求進行擴展，建造成本低、周期短，消浪性能強，遇特殊天氣拖帶叫容易，平臺上可以設(shè)置鉆機、儲藏倉、工作生活區(qū)、停機坪等。如圖6a和圖6b所示，本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)用于海上飛機場7的基礎(chǔ)承載結(jié)構(gòu)，可以依托現(xiàn)有海島、山體等固定物6，也可以獨立置于海中，用合適方法進行固定，作為永久、半永久或是臨時海上飛機場。如圖7所示，本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)用于海上城市的基礎(chǔ)承載結(jié)構(gòu)，可以依托現(xiàn)有海島等固定物，也可以獨立置于海中，根據(jù)承載量要求選定結(jié)構(gòu)形式與規(guī)模，用合適方法進行固定。如圖8所示，本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)用于海上風(fēng)電工程臨時施工平臺的基 礎(chǔ)承載結(jié)構(gòu)，平臺上可以堆放塔筒、機艙、輪轂及葉片等部件，利用平臺上設(shè)置的吊機進行拼裝風(fēng)機，然后利用大型浮吊進行整機吊裝；也可以設(shè)計成浮動圍繞示平臺，直接在風(fēng)機基礎(chǔ)上進行拼裝風(fēng)機。如圖9a 圖9c所示，本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)用于港口碼頭8的堆場9與圍繞港池10的防波堤11的基礎(chǔ)承載結(jié)構(gòu)，依托山體等固定物6。浮式堆場9避免了大量的回填工程，降低成本，縮減工期；在浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上安裝防波附屬裝置12，利用錨鏈、樁基等方式進行固定，同樣降低成本，縮減成本，且位置調(diào)整方便，可控性強。如圖10所示，本發(fā)明海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)用于大型浮吊的基礎(chǔ)承載結(jié)構(gòu)，根據(jù)浮吊使用要求決定浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式與規(guī)模，設(shè)計、制造符合不同使用要求多樣的浮吊形式，擴展水上大型浮吊的制造方式，降低了制造成本，減少工程使用成本。本發(fā)明提供的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，將空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)應(yīng)用到海洋工程中形成水上浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，作為海洋工程基礎(chǔ)承載結(jié)構(gòu)。該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)制造工業(yè)化、拼裝施工工期短、運輸簡便，同時，根據(jù)需要可以進行快速拆分。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其特征在于，該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)由空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)組成，所述的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)能夠提供浮力和承載能力作為浮式結(jié)構(gòu)物； 所述的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)由弦桿(I)、腹桿(2)與結(jié)點(3)組成，所述的弦桿(I)和腹桿(2)在結(jié)點(3)處連接構(gòu)成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求I所述的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的弦桿(I)通過結(jié)點(3)互相連接構(gòu)成水平方向的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的腹桿(2)通過結(jié)點(3)分別與弦桿(I)連接，構(gòu)成每兩層水平網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)之間的支撐結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求I所述的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的弦桿(I)、腹桿(2)與結(jié)點(3)能夠進行拆分和組裝。
5.如權(quán)利要求4所述的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的弦桿(I)與腹桿(2)為密封空心桿狀結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求4所述的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的結(jié)點(3)為實心或密封空心結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求5或6所述的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的弦桿(I)、腹桿(2)與密封空心結(jié)構(gòu)的結(jié)點(3)能夠作為壓載艙(4)使用。
8.如權(quán)利要求I所述的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是單層或多層的網(wǎng)架。
9.如權(quán)利要求8所述的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)能夠全部處于水下，或者一部分位于水下、其余部分位于水上。
10.如權(quán)利要求9所述的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)能夠進行固定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，由空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)組成，空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)能夠提供浮力和承載能力作為浮式結(jié)構(gòu)物；空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)由弦桿、腹桿與結(jié)點組成，若干弦桿和腹桿在結(jié)點處連接構(gòu)成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。弦桿與結(jié)點之間，以及腹桿與結(jié)點之間可以通過法蘭相連接。弦桿通過結(jié)點互相連接構(gòu)成沿水平面延伸的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。腹桿通過結(jié)點分別與弦桿連接，構(gòu)成每兩層水平網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)之間的支撐結(jié)構(gòu)，從而形成整體的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的規(guī)模大小，弦桿、腹桿與結(jié)點的結(jié)構(gòu)型式及排布方式主要根據(jù)其承載要求、使用地的自然條件作設(shè)計、制造。本發(fā)明提供的海洋工程浮式網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，是一種空間網(wǎng)架式結(jié)構(gòu)浮體，消浪性能強，強度高，可工業(yè)化高效生產(chǎn)制作。
文檔編號B63B35/44GK102795318SQ201210317610
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者劉文白, 席石磊, 史旦達(dá), 鄧益兵, 蔣建平, 蘇可嘉 申請人:上海海事大學(xué)