[发明专利]一种可承受侧向载荷作用的重力式桩靴

说明书

本发明涉及可承受侧向载荷作用的重力式桩靴，其包括安装基座、防侧移部以及减压部。安装基座被组装于海洋平台桩腿的下自由端。防侧移部由多件由安装基座所直接负担、且可深插至海底持力层以下的插柱构成。减压部包括有顶触底板、辅助连接单元。顶触底板平行地布置于安装基座的正下方，且其上开设有供插柱自由穿越的避让缺口。辅助连接单元由多组连接于安装基座和顶触底板之间的、且围绕于防侧移部外围进行均布的连杆机构构成。当海洋平台桩腿完成最终下沉施工后，插柱被深插于持力层中，从而使得桩靴具备较好的侧向力抵抗能力，进而保证海洋平台满足抵御水平方向冲击载荷的要求，即意味着其受到风、浪、洋流等一系列水平载荷作用时侧移风险的降低。

技术领域

本发明涉及海洋平台制造技术领域，尤其是一种可承受侧向载荷作用的重力式桩靴。

背景技术

桩靴是自升式海洋平台的重要结构，其用来作为海洋平台桩腿和海底之间的连接过渡，且将桩腿受到的环境载荷以及海洋平台自重载荷传递到海底，进而以提高海洋平台受洋流冲击时的稳定性。

在实际应用中，桩靴不但受到来自于海洋平台自重载荷的下压作用，而且势必还会受到风、浪、洋流等一系列水平载荷的作用。然而，现有的设计仅考虑了桩靴受到下压力作用时其结构稳定性问题，例如：中国发明专利CN201110084096.0公开了一种可伸缩钻井平台桩靴结构，该结构包括封顶板、封底板、可伸缩的钢骨架、可活动的桩靴侧壁外壳及液压装置。再如：中国发明专利CN202022924846.8公开了一种折叠型桩靴结构，该结构安装在海洋平台的桩腿底部，包括桩腿筒体、加固结构和翼板，所述翼板等距间隔设置在所述桩腿筒体外侧，所述加固结构固定在所述桩腿筒体内侧，桩腿筒体的触泥端的4个开口安装翼板，翼板可以自如转动折叠，翼板转动张开至平行于桩腿销轴孔与穿轴孔所处的直线时可以加大触泥端面积，更好地承载压力载荷。无论是配套上述的可伸缩钻井平台桩靴结构，抑或是折叠型桩靴结构，当海洋平台受到风、浪以及洋流作用时，所生成的水平载荷势必经由桩腿而传导至桩靴。然而，桩靴因设计结构缺陷而导致其未能有效插入或实际插入深度不足，进而无法满足抵御水平方向冲击载荷的要求，如此一来，势必会增加海洋平台的侧移风险，导致海洋平台的工作安全性得不到有效地保证。因而，亟待技术人员解决上述问题。

发明内容

故，本发明课题组鉴于上述现有的问题以及缺陷，乃搜集相关资料，经由多方的评估及考量，并经过课题组人员不断探讨以及设计改进，最终导致该一种可承受侧向载荷作用的重力式桩靴的出现。

为了解决上述技术问题，本发明涉及了一种可承受侧向载荷作用的重力式桩靴，被配套应用于海洋平台的桩腿，其包括安装基座、防侧移部。安装基座被组装于海洋平台桩腿的下自由端。防侧移部由N件由安装基座所直接负担、且可深插至海底持力层以下的插柱构成，且N≥1。另外，一种可承受侧向载荷作用的重力式桩靴还包括减压部。减压部包括有顶触底板、辅助连接单元。顶触底板平行地布置于安装基座的正下方，且其上开设有N个供插柱自由穿越的避让缺口。辅助连接单元由M组连接于安装基座和顶触底板之间的、且围绕于防侧移部外围进行均布的连杆机构构成，且M≥2。当所述顶触底板与海底软土层相顶触后，随着海洋平台桩腿下沉进程的继续推进，顶触底板被压入到海底软土层以下，且因受到疏松海底反向推力作用而使得其与安装基座之间的距离值d逐渐减小，在此进程中，各插柱均穿越与之相对应的避让缺口直至深入至海底持力层，且各连杆机构的弯折角度同步地发生自适应性改变。

作为本发明技术方案的进一步改进，在顶触底板的底壁上均布有下置增摩凸起。下置增摩凸起由顶触底板的底壁继续向下延伸而成。

作为本发明技术方案的进一步改进，连杆机构由上置连杆组件、下置连杆组件、上置销轴、中间销轴以及下置销轴。上置连杆组件借由上置销轴以实现与安装基座的铰接。下置连杆组件借由下置销轴以实现与顶触底板的铰接。而中间销轴用来实现上置连杆组件和下置连杆组件的铰接。且在顶触底板未与海底软土层最初顶触阶段，上置连杆组件和下置连杆组件所形成的夹角θ小于180°，而随着海洋平台桩腿下沉进程的继续推进，上置连杆组件相对于下置连杆组件发生折弯，θ随之减小。