[发明专利]一种用于海上结构的抗冰锥及其运行工艺

说明书

本发明公开了一种用于海上结构的抗冰锥及其运行工艺，所述抗冰锥包括正、倒锥结构的主体、破冰装置、红外智能高速球、压力传感带、监测模块、控制装置和计算模块。所述监测模块装有雷达系统、通讯系统、蓄电池和太阳能板。本发明的抗冰锥运行时采用的分离正、倒锥结构抗冰锥交界处的冰层的方法简单实用，将传统的抗冰锥正倒锥交界处受到的挤压荷载转化为弯曲荷载，能够更有效地保护锥体结构和海上结构基础；相比于传统抗冰锥，本发明能够掌握海冰灾害发生、发展和变化规律的准确数据，完善海冰灾害档案。

技术领域

本发明属于海洋工程施工技术领域，具体涉及一种用于海上结构的抗冰锥及其运行工艺。

背景技术

海冰是一种极地和高纬度地区海域所特有的海洋灾害，在我国境内主要在辽东湾、渤海湾、莱州湾和黄海北部存在此类灾害问题。同时由于渤海及黄海北部海域风能储备密度大，处于环渤海地区，但随着海上风电和海上石油开采平台等海洋工程开发活动的发展，单桩基础的应用更为广泛，在设计单桩基础时还需额外考虑冰荷载的影响。

在冰荷载作用下，整体运动的冰排由于受到结构物的阻挡而产生对结构物的挤压以及穿越结构物时产生振动，同时冰排在结构物前的破坏形式主要有挤压、压屈、剪切和弯曲破坏，由于海冰的弯曲强度远小于其挤压强度，所以对于单桩基础而言，将海冰的破坏形式由挤压破坏改变为弯曲破坏可以很大程度上减小冰荷载。

CN206887997U提供一种后装配式抗冰锥海上基础结构。通过在筒形基础外套上设有抗冰锥体等若干个插接件的套筒，再对筒形基础的外壁和套筒的内壁之间的空腔进行灌浆，可避免人员水下施工，降低了海上施工难度。但抗冰锥体结构的正、倒椎体交界处的锥体易受到浮冰的挤压荷载，减小了抗冰锥体结构的除冰能力，同时降低了锥体的使用年限。

CN110777838A提供了一种用于海上风电基础的抗冰锥结构及施工方法。所述用于海上风电基础的抗冰锥结构包括单桩桩体、负压桶、平台和抗冰锥，通过在海泥面设置负压桶，在海平面以上设置与桩体固结的平台，抗冰锥套在桩体上，上端通过第一牵拉件与平台连接，下端通过第二牵拉件与负压桶连接，使抗冰锥可以通过悬挂牵拉的方式稳定的与单桩桩体连接，安装方式简单，不需要灌浆即可完成。但由于牵拉件长期处于海洋环境中易受到腐蚀最终损坏，并且悬挂牵拉的安装方法后期维护费用高，无法及时得知牵拉件的损坏情况。

考虑到海冰弯曲破坏能够大大降低对于结构物的荷载，我国重冰区大型钢结构建筑物主要采用在桩基础潮差段安装正、倒锥组合体，使整体运动的冰排作用于锥体斜面时发生弯曲破坏。当海水水位在平均水位以上时，海冰作用于正锥体，海冰根部发生弯曲破坏；当海水水位在平均水位以下时，海冰作用于倒锥体，海冰表面发生弯曲破坏。

但这种传统的正、倒锥破冰结构存在一些弊端，即当冰层高度处于正、倒锥交界处时，移动的冰排受到结构物的阻挡将产生较大的挤压破坏，降低了锥体结构对于减小冰荷载的能力，并且目前抗冰锥体并没有具备海冰数据采集和海冰预警的能力。

发明内容

鉴于传统的正、倒锥破冰结构存在的弊端，本发明提供一种用于海上结构的抗冰锥及其运行工艺，能够通过向上或向下分离并弯曲处于正、倒锥结构抗冰锥交界处的冰层，达到减小正、倒锥交界处所受到的挤压力，从而能够进一步保护海上结构基础的目的。本发明的抗冰锥运行时采用的分离正、倒锥结构抗冰锥交界处的冰层的方法简单实用，相比于传统的正、倒锥结构的抗冰锥能够更有效地保护锥体结构自身和海上结构基础，相比于传统抗冰锥能够掌握海冰灾害发生、发展和变化规律的准确数据，完善海冰灾害档案。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于海上结构的抗冰锥，包括主体、破冰装置、红外智能高速球、压力传感带、监测模块、控制装置和计算模块；

所述主体为底面直径相等的两个锥形结构，所述锥形结构的底部为锥体，顶部为圆柱体，以位于上部的锥形结构为正锥，位于下部的锥形结构为倒锥，所述正锥与所述倒锥的底面对接配合；