一种装配式的UHPC水上漂浮装置

一种装配式的uhpc水上漂浮装置
技术领域
1.本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种装配式的uhpc水上漂浮装置。


背景技术：

2.随着近代工业社会的不断发展，世界各国对石油、天然气等能源需求不断增加，煤炭、石油等常规能源资源愈加紧缺，难以满足人类社会的发展需求，在能源危机步步紧逼的大环境下，开发和利用代替能源特别是可再生能源已刻不容缓。地球上71％的面积都是海洋，因而人类向大海索取资源已成为必然趋势。风力发电和光伏发电作为一种可再生的绿色能源技术在近年得到了迅猛的发展，我国已有多个“863计划”项目涉及风力发电和光伏发电的开发与利用。风力发电又可分为陆上风电和海上风电，陆上风电及光伏发电技术已日渐成熟，但海上风电及光伏发电仍处于试验研究阶段。
3.海上风电及光伏发电所面临的主要问题是如何搭建一个可靠的海上综合试验平台。目前，传统的海上漂浮平台多采用塑料浮筒或浮箱作为主要的受力装置，但这些装置往往存在耐久性差，成本高，易老化和维修困难等缺点，并且因为装置的整体性连接不强，难以适应海洋中静载荷、风浪流等环境载荷的组合作用，不利于海洋工程的建设与发展。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种装配式的uhpc水上漂浮装置，该装置的整体稳定性强，且装置的各组件均为模具预制，能够轻松的拼接和拆卸，无需大规模海上作业，应用范围广泛。
5.本发明是由以下技术方案实现：
6.一种装配式的uhpc水上漂浮装置，包括漂浮系统、锚固系统和防冲击系统；所述漂浮系统由若干个浮箱相互搭接组成，且浮箱与浮箱之间留设连接槽；所述锚固系统包括固定桩、连接块和牵引绳，所述固定桩锚固在海底，所述连接块内嵌在所述浮箱之间的连接槽内，所述牵引线的两端分别与所述固定桩和所述连接块固定连接；所述防冲击系统环设在所述漂浮系统外围。
7.与现有技术相比，本发明至少具有以下技术效果：
8.本发明采用模块化结构，通过多个浮箱搭接形成漂浮系统，浮箱可轻松拼接或拆卸，便于整个漂浮装置的安装、组合、维修，能够适用于复杂的海洋环境，满足各类工程需求，并且在漂浮系统外围增设防冲击系统，加强装置抵御风浪的能力。
9.进一步地，所述若干个浮箱分为中心浮箱、拼接浮箱和引导浮箱；所述中心浮箱设置在所述漂浮系统的中心，所述拼接浮箱设置在所述中心浮箱的四周；所述引导浮箱设置在所述拼接浮箱之间，其用以连接所述拼接浮箱和所述中心浮箱。中心浮箱是漂浮系统的基准点，拼接浮箱是漂浮系统拼接使用的主要浮箱形式，引导浮箱的主要作用是辅助连接拼接浮箱。
10.进一步地，所述浮箱外侧设置有拼接块和拼接槽，浮箱之间通过拼接块和拼接槽
搭接固定。浮箱带有拼接块的一侧与另一个浮箱带有拼接槽的一侧进行搭接固定，从而实现两个浮箱的固定。浮箱各外侧面的拼接块和拼接槽的数量根据需要设置，同时漂浮系统的规模可以通过搭接浮箱的形式进行拓展延伸。
11.进一步地，所述浮箱为空箱式结构，其内部设置有纵横分布的隔板。浮箱采用空箱结构，具备体积大，自重轻的优点，能够漂浮在水中并承担一部分竖向荷载，同时结构自身的强度和刚度都比较大，能够较好的承受水平向力的作用。
12.进一步地，所述锚固系统还包括防脱块，所述防脱块设置在所述连接块远离所述牵引线的端部，且其置于所述浮箱顶部。防脱块平铺设置在浮箱的顶部，维持漂浮系统与锚固系统的整体性，避免在风浪的冲击下，连接块从漂浮系统脱离。
13.进一步地，所述防冲击系统由若干块防浪块组成，所述防浪块围设在所述浮箱周围，且与浮箱搭接固定。
14.进一步地，所述防浪块朝向所述浮箱的侧面设置有与所述拼接槽/拼接块对应的拼接块/拼接槽。防浪块通过拼接块或拼接槽卡合固定在最外层浮箱上，围闭整个漂浮系统，形成防冲击系统，减缓海浪冲击力。
15.进一步地，所述防浪块接触水面的端面为凹弧面。漂浮系统中接触水面的防浪块端面设置为凹弧面，将海浪冲击力传导至漂浮系统的同时，可以消减部分海浪，从而减弱海浪冲击。
16.进一步地，所述拼接块为内窄外宽的榫头，所述拼接槽为内宽外窄的榫槽，榫槽的上端为开口，下端封闭。拼接块设置为内窄外宽的榫头结构，拼接块为内宽外窄的榫槽，拼接块从上插接到拼接槽内，两者相互卡合固定，受力时，拼接块不能在水平方向脱离拼接槽，可以很好地提高装置的稳定性。
17.进一步地，所述浮箱、固定桩和连接块均采用uhpc超高性能混凝土预制得到。uhpc超高性能混凝土成本较低，抗压强度能够达到140-160mpa，承载能力大，孔隙率低，结构密实，耐久性强，使用寿命长。
18.进一步地，所述防浪块顶面设置有插接卡槽，两两防浪块之间通过卡块插入插接卡槽进一步固定，以提高防冲击系统的稳定性。
附图说明
19.图1为本发明的一种装配式的uhpc水上漂浮装置的结构示意图。
20.图2为本发明的一种装配式的uhpc水上漂浮装置的俯视图。
21.图3为本发明的一种装配式的uhpc水上漂浮装置中浮箱的整体结构示意图。
22.图4为本发明的一种装配式的uhpc水上漂浮装置中浮箱的内部结构示意图。
23.图5为本发明的一种装配式的uhpc水上漂浮装置中浮箱的俯视图。
24.图6为本发明的一种装配式的uhpc水上漂浮装置中锚固系统的结构示意图。
25.图7为本发明的一种装配式的uhpc水上漂浮装置中防浪块的结构示意图。
26.图8为本发明的一种装配式的uhpc水上漂浮装置中第四防浪块的结构示意图。
27.其中，附图说明：
28.1-锚固系统；2-防冲击系统；3-漂浮系统；
29.11-连接块；12-牵引线；13-固定桩；14-防脱块；
30.21-第一防浪块；22-第二防浪块；23-第三防浪块；24-第四防浪块；25-插接卡槽；26-条形卡块；27-u形卡块；28-第二拼接块；29-插接块；
31.31-中心浮箱；32-拼接浮箱；33-引导浮箱；34-连接槽；35-第一拼接块；36-拼接槽。
具体实施方式
32.下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
33.需要说明的是，在本发明中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。且术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.请参阅图1，本实施例提供一种装配式的uhpc水上漂浮装置，包括漂浮系统3、锚固系统1和防冲击系统2，漂浮系统3置于水面上，承担外荷载，防冲击系统2围设在漂浮系统3外侧，减弱海浪冲击，同时将冲击传到漂浮系统3，锚固系统1对漂浮系统3在水面方向的位移进行限制。
35.具体地，如图2-5所示，漂浮系统3由多个浮箱搭接组成，搭接完成后，浮箱与浮箱之间形成连接槽34，浮箱的内部采用空箱式结构，内部设有横向隔板与纵向隔板，从而将浮箱内部分隔形成多个内舱；本实施例中的多个浮箱分为中心浮箱31、拼接浮箱32和引导浮箱33；中心浮箱31、拼接浮箱32和引导浮箱33的区别在于浮箱与水面接触的侧壁上设置有不同数量的第一拼接块35和拼接槽36，如拼接浮箱32侧壁的两组对称面分别设置有第一拼接块35和拼接槽36，引导浮箱33侧壁三面设置拼接槽36和一面设置第一拼接块35，中心浮箱31的四侧壁均开设拼接槽36。中心浮箱31是漂浮系统3的中心位置，拼接浮箱32是漂浮系统3的主要浮箱形式，其环绕排列整齐形成四个组块，四个组块围设在中心浮箱31的四角位置，引导浮箱33的作用是辅助连接拼接浮箱32，其设置在组块的拼接浮箱32之间，组块最外层的拼接浮箱32的侧面上的第一拼接块35搭接在引导浮箱33的拼接槽36上，且两两组块沿着引导浮箱33镜像对称布置。在施工过程中进行漂浮系统1的拼装时，漂浮系统3的具体组合形式参考图2，施工人员先放置中心浮箱31作为基准点，然后在中心浮箱31的四周，将多个拼接浮箱32通过第一拼接块35和拼接槽36相互搭接成四个组块，四个组块为图2中拼接浮箱32围设的结构，引导浮箱33设置在组块之间，并与组块外侧的拼接浮箱32搭接，使得组块连接成一体，同时引导浮箱33侧壁的第一拼接块35还与中心浮箱31的拼接槽36搭接，从而形成完整的漂浮系统3。
36.具体地，如图2和图6所示，锚固系统1包括连接块11、牵引线12和固定桩13；固定桩13的底端垂直固定于海底，为漂浮系统1提供锚固点；连接块11内嵌在漂浮系统1的连接槽34中，填补浮箱之间存在的空缺，同时起到对水平方向传力的作用和锚固系统1中竖直方向的连接作用；牵引线12一端固定在固定桩13的顶端，另一端与连接块11的底端连接固定，实现对漂浮系统3的拉扯和约束，形成完整的锚固系统1。
37.具体地，如图2、图7和图8所示，防冲击系统2包括多种结构不同的防浪块，可分为第一防浪块21、第二防浪块22、第三防浪块23和第四防浪块24；第一防浪块21是竖截面为三角形的柱体结构，其三角形斜边所在平面为凹弧面，凹弧面接触海平面，可以消减浪流，减弱的海浪冲击，且第一防浪块21远离凹弧面的一平面上设置有第二拼接块28和插接块29，第一防浪块21通过第二拼接块28与拼接浮箱32的拼接槽36插接固定，同时插接块29插入连接槽34，从而与漂浮系统3最外层拼接浮箱32紧密固定，实现对漂浮系统1的围绕；第二防浪块22的结构与第一防浪块21相似，但插接块29设置的位置不同，具体如图7所示，本实施例中，第一防浪块21的插接块29设置在其第二拼接块28所在侧面的最左侧，且与第二拼接块28平行设置，第二防浪块22的插接块29设置在其第二拼接块28所在侧面的最右侧；第三防浪块23与第一防浪块21和第二防浪块22的结构相似，但第三防浪块23的侧面只设置第二拼接块28，具体如图6所示；第四防浪块24为三角锥形结构，其三角形斜边所在平面为凹弧面；另外，如图7和图8所示，在第一防浪块21、第二防浪块22、第三防浪块23和第三防浪块24的顶面均凸设有两个插接卡槽25；第一防浪块21、第二防浪块22和第三防浪块23的两个插接卡槽25平行设置在其顶面靠近第二拼接快28所在侧面的相对两侧，当多个防浪块拼接安装时，第一防浪块21、第二防浪块22和第三防浪块23之间通过条形卡块26插入插接卡槽25从而实现两两连接固定；第四防浪块24的两个插接卡槽相互垂直设置在其顶面的侧边上，第四防浪块24与相邻防浪块之间通过u形卡块穿过两个插接卡槽25固定连接，具体插接固定方式如图2所示。
38.基于上述方案，本装置的装配过程如下：
39.首先，施工人员先确定固定桩13的位置并进行锚固，然后以中心浮箱31为基准点，搭接拼接浮箱32和引导浮箱33，形成漂浮系统3，同时在漂浮系统3内嵌连接块11，从而将固定桩13与漂浮系统3连接，最后在漂浮系统3的外侧排列安装第一防浪块21、第二防浪块22、第三防浪块23和第四防浪块24，第一防浪块21、第二防浪块22、第三防浪块23和第四防浪块24组合环设在漂浮系统3外围，形成防冲击系统2，漂浮系统3与防冲击系统2紧密连接，形成受力主体。
40.本实施例中，漂浮系统3的中心浮箱31、拼接浮箱32、引导浮箱33为uhpc超高性能混凝土预制得到的箱式结构，其整体自重轻，所搭接形成的漂浮系统整体稳定性强，且浮箱内部设置有传力的隔板，能在各个方向够承载较大的荷载作用；锚固系统1的固定桩13和连接块11，亦采用uhpc超高性能混凝土预制得到。uhpc超高性能混凝土强度高，抗压强度能够达到140-160mpa，承载能力大，孔隙率低，结构密实，耐久性好，成本较低，使用寿命长，且不会污染周边环境。
41.漂浮系统3的受力特点取决于使用浮箱的类型和浮箱之间的连接方式。在其他实施例中，漂浮系统3的大小可以根据施工需求进行拓展延伸，并且浮箱的拼接组合方式也可以根据实际工程的需求进行设计组合，以适应复杂的海洋环境。
42.优选地，如图5所示，为了提高装置的稳定性，第一拼接块35和第二拼接块28均设置为类似燕尾榫的内窄外宽的榫头，而拼接槽36设置为内宽外窄的榫槽，第一拼接块35或第二拼接块28从上插入拼接槽36中，两者相互紧密卡合固定，在漂浮平台因海浪波动而有所起伏时，第一拼接块35或第二拼接块28不能在水平方向脱离拼接槽36，从而有效提高装置的稳定性。
43.考虑到水流环境的复杂多变，不同程度的浪流带来的冲击力不同，锚固系统1中的固定桩13顶部可以同时设置多根牵引线12和连接块11，连接块11内嵌在漂浮系统3的连接槽34中，使整个漂浮系统3的整体性更强，同时可以减小每根牵引线12所受的拉力；另外，漂浮系统3也可以同时安装多个锚固系统1，如图1所示，本实施例设置有4个锚固系统1，整个漂浮系统3的稳定性和抗冲击性更强。
44.优选地，如图2和图4所示，在连接块11的顶端还垂直设置有4个防脱块14，防脱块14为圆板状结构，当连接块11内嵌在漂浮系统3的连接槽34内时，防脱块14与拼接浮箱32的顶面接触，对连接块11进行约束，增强锚固系统1与漂浮系统3的整体性，防止在浪流冲击下，连接块11从漂浮系统3脱离。
45.浮箱、防浪块、固定桩和连接块均可采用模具预制，并进行批量化生产，且每个预制结构平整，搭接所形成的漂浮装置整体稳定性好。
46.以上实施方式中的各种技术特征可以任意进行组合，只要特征之间的组合不存在冲突或矛盾即可，但是限于篇幅，未进行一一描述。
47.以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限定本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，应当包含在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种装配式的uhpc水上漂浮装置，其特征在于，包括漂浮系统、锚固系统和防冲击系统；所述漂浮系统由若干个浮箱相互搭接组成，且所述浮箱与浮箱之间留设连接槽；所述锚固系统包括固定桩、连接块和牵引绳，所述固定桩锚固在海底，所述连接块内嵌在所述浮箱之间的连接槽内，所述牵引线的两端分别与所述固定桩和所述连接块固定连接；所述防冲击系统环设在所述漂浮系统外围。2.根据权利要求1所述的一种装配式的uhpc水上漂浮装置，其特征在于，所述若干个浮箱分为中心浮箱、拼接浮箱和引导浮箱；所述中心浮箱为所述漂浮系统的中心，所述拼接浮箱设置在所述中心浮箱的四周；所述引导浮箱设置在所述拼接浮箱之间，其用以连接所述拼接浮箱和所述中心浮箱。3.根据权利要求1所述的一种装配式的uhpc水上漂浮装置，其特征在于，所述浮箱外侧设置有拼接块和拼接槽，浮箱之间通过拼接块和拼接槽搭接固定。4.根据权利要求3所述的一种装配式的uhpc水上漂浮装置，其特征在于，所述浮箱为空箱式结构，其内部设置有纵横分布的隔板。5.根据权利要求1所述的一种装配式的uhpc水上漂浮装置，其特征在于，所述锚固系统还包括防脱块，所述防脱块设置在所述连接块远离所述牵引线的端部，且其置于所述浮箱顶部。6.根据权利要求3所述的一种装配式的uhpc水上漂浮装置，其特征在于，所述防冲击系统由若干块防浪块组成，所述防浪块围设在所述浮箱周围，且与浮箱搭接固定。7.根据权利要求6所述的一种装配式的uhpc水上漂浮装置，其特征在于，所述防浪块朝向所述浮箱的侧面设置有与所述拼接槽/拼接块对应的拼接块/拼接槽。8.根据权利要求7所述的一种装配式的uhpc水上漂浮装置，其特征在于，所述防浪块接触水面的端面为凹弧面。9.根据权利要求3或7所述的一种装配式的uhpc水上漂浮装置，其特征在于，所述拼接块为内窄外宽的榫头，所述拼接槽为内宽外窄的榫槽，其上端为开口，下端封闭。10.根据权利要求1所述的一种装配式的uhpc水上漂浮装置，其特征在于，所述浮箱、固定桩和连接块均采用uhpc超高性能混凝土预制得到。

技术总结
本发明公开了一种装配式的UHPC水上漂浮装置，属于建筑工程技术领域，该漂浮装置包括漂浮系统、锚固系统和防冲击系统；所述漂浮系统由若干个浮箱相互搭接组成，且浮箱与浮箱之间留设连接槽；所述锚固系统包括固定桩、连接块和牵引绳，所述固定桩锚固在海底，所述连接块内嵌在所述浮箱之间的连接槽内，所述牵引线的两端分别与所述固定桩和所述连接块固定连接；所述防冲击系统环设在所述漂浮系统外围。本发明采用模块化设计，通过多个浮箱搭接形成漂浮系统，浮箱可轻松拼接或拆卸，便于整个漂浮装置的安装、组合、维修，无需大规模海上作业，应用范围广泛。应用范围广泛。应用范围广泛。


技术研发人员：周双喜 何子浠 李建新 房帅 鲍树峰
受保护的技术使用者：广州航海学院
技术研发日：2023.02.16
技术公布日：2023/4/18