[发明专利]装配式铝管-约束混凝土-钢管组合导管架海洋平台

说明书

本发明公开了一种装配式铝管‑约束混凝土‑钢管组合导管架海洋平台及其制作方法，属于土木工程的结构工程技术领域。其技术方案为：由导管架和平台构成，平台安装在导管架上，所述导管架包括导管、平台横撑和平台斜撑，导管在竖直方向上设置，导管之间、平台内部分别设有若干根平台横撑和平台斜撑，导管的顶端连接平台，导管的底端固定连接在海底，所述导管包括多个相连接的导管单元；所述导管单元为铝管‑约束混凝土‑钢管双壁空心构件。本发明有效地避免了水下焊接的复杂过程，以及焊接强度不够带来的安全隐患。同时装配式结构易于拆卸的优点使海洋平台的循环利用成为可能，实现了海洋平台结构装配模块化。

技术领域

本发明涉及土木工程的结构工程技术领域，具体涉及一种装配式铝管-约束混凝土-钢管组合导管架海洋平台及其制作方法。

背景技术

海洋平台作为海洋资源开发的基础设施，其中的导管式海洋平台是中浅海海洋平台的主要结构形式。它采用将桩穿过导管使预制的导管架固定在海上，导管架和桩是主要的承重部件，其它设备层及工作区则坐落在平台上。在风、浪、流、冰和地震等海洋环境动力荷载作用下，结构的振动反应十分剧烈。

在现有的可行技术方案中，针对导管式海洋平台结构的振动控制，一方面，主要是采用隔振措施或者采用各种阻尼器进行抗振，但隔振措施虽然能较好地控制导管架端帽位移和生活区加速度，却不适合海啸、飓风等荷载，容易倾覆。

另一方面就是改善结构形式。常规的结构形式已不满足结构设计要求，越来越多的组合结构形式应用到实际工程中，组合结构是继承了钢结构和钢筋混凝土结构各自的优点，也克服了两者的缺点而产生的一种新型的体系结构，可充分利用钢材和混凝土的特点，按照最佳几何尺寸，组成最优的组合构件。具有重量轻，构件延性好，减小截面积，同时缩短施工工期等优点。而在组合结构中，钢管混凝土是应用比较多的结构形式，因地制宜、科学的使用钢管混凝土，可满足有关工程结构像大跨、高耸、重载的需要，符合现代化施工技术的工业化要求，钢管混凝土结构因在受力和施工建造等方面的高性能而得到工程界的青睐。

虽然装配式建筑在我国得到了极大地推广，但对于海洋平台结构领域来说，从常规的设计及施工方式向装配式结构形式的过渡仍是亟需解决的问题。申请号为CN201510351272.0的中国发明专利提出了一种自复位导管架海洋平台，其导管结构包括外钢管、内钢管、波纹管及夹层混凝土，并且在波纹管内部和平台外侧加装预应力外置钢拉杆，实现海冰、地震等荷载作用下的自复位。但是施工过程中均要求有焊接过程，这对于钢管混凝土的厚壁来说，一方面给焊接过程带来了极大地难度，另一方面钢管的焊接均为单侧焊接，焊接连接强度达不到要求，从而带来安全隐患。但若不采用焊接的方式，由于梁柱节点也是结构体系中重要的受力和传力构件，因此大直径钢管混凝土的柱-柱连接节点的装配，以及钢管混凝土的柱-柱连接以及柱-横(斜)撑连接节点处的装配也是需要解决的问题。

还有学者提出了自升式海洋平台预制装配式桩腿，包括不锈钢外管和高强圆钢管，结构形式虽达到装配式结构的要求，但不可否认的是，单一的钢管柱显然不如双壁空心钢管混凝土组合柱的承载力高。

由此可见，钢管混凝土体系的装配仍缺少新的形式，设计一种既能满足“强节点、弱构件”的抗震性能要求又能实现海洋平台结构装配模块化的节点连接装置是结构工程领域亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种装配式铝管-约束混凝土-钢管组合导管架海洋平台，有效地避免了水下焊接的复杂过程，以及焊接强度不够所带来的安全隐患。同时装配式结构易于拆卸的优点使海洋平台的循环利用成为可能，实现了海洋平台结构装配模块化。

本发明的技术方案为：