專利名稱：一種自升式海工平臺活動樁靴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自升式海洋工程平臺，具體涉及自升式海洋工程平臺的樁靴。
背景技術(shù)：
自升式海洋工程平臺通過樁腿將平臺抬升到海平面以上，避免作業(yè)過程中海洋風(fēng)、浪、流對平臺的影響，為了增加樁腿與海床的接觸面積，一般在樁腿的下方設(shè)置截面積比樁腿截面積大的樁靴。海工平臺自身重量一般都比較大，插樁后樁腿在平臺的壓力下深陷入海床內(nèi)，泥沙在樁靴上方堆積，拔樁時因樁靴截面積遠(yuǎn)大于樁腿截面積，因此需要較大的拔樁力，在平臺落水時對平臺的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種活動樁靴，能夠增加樁腿的支撐面積，保證插樁的穩(wěn)定性，減小拔樁力的一種自升式海工平臺活動樁靴。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種自升式海工平臺活動樁靴，包括靴體、下靴體、耳座、大靴板、長軸、小靴板、短軸和堵塞螺栓，上靴體的上端通過球關(guān)節(jié)連接有樁腿，上靴體下方與下靴體相連，且所述上靴體的壓頭穿過下靴體中間的方孔，兩塊大靴板布置在下靴體的左右兩側(cè)，大靴板通過長軸與下靴體的耳座相連，兩塊小靴板布置在下靴體的前后側(cè)，每個小靴板通過短軸與下靴體的耳座相連，堵塞螺栓與大靴板、小靴板通過螺紋連接相連，下靴體左右檔邊的斜度與大靴板外側(cè)斜度相同；下靴體前后檔邊的斜度與小靴板外側(cè)斜度相同；壓頭下方的錐臺前后側(cè)面的斜度與小靴板內(nèi)側(cè)斜度相同，壓頭下方的錐臺左右側(cè)面的斜度與大靴板內(nèi)側(cè)斜度相同；插樁時大靴板繞長軸向外翻轉(zhuǎn)，小靴板繞短軸向外翻轉(zhuǎn)；大靴板和小靴板外側(cè)斜面與檔邊貼合；壓頭的錐面與大靴板、小靴板內(nèi)側(cè)斜面貼合，大靴板的上擋邊設(shè)置在大靴板的軸孔內(nèi)側(cè)，大靴板的下?lián)踹呍O(shè)置在大靴板的軸孔外側(cè)；小靴板的小靴板上擋邊設(shè)置在小靴板的外側(cè)，小靴板的小靴板下?lián)踹呍O(shè)置在小靴板的內(nèi)側(cè)；插樁時當(dāng)大靴板、小靴板向外翻轉(zhuǎn)到位時，軸孔外側(cè)的大靴板上檔邊壓住小靴板下檔邊，同時軸孔內(nèi)側(cè)的小靴板上檔邊壓住大靴板下檔邊，通過大靴板、小靴板檔邊的相互疊壓、下靴體檔邊和壓頭的制約，使大靴板、小靴板形成一個剛性平板，拔樁時大靴板繞插樁向內(nèi)翻轉(zhuǎn)、小靴板繞短軸向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，且在大靴板和小靴板的上下檔邊的作用下使小靴板先翻轉(zhuǎn)向內(nèi)收起，隨后大靴板向內(nèi)翻轉(zhuǎn)收起，大靴板和小靴板收起后的樁靴的最大截面積小于支撐面積。本發(fā)明的活動樁靴上靴體、下靴體的截面積小于大靴板、小靴板底平面面積之和，拔樁時大、小靴板向內(nèi)翻轉(zhuǎn)收起，整個樁靴在泥沙中運(yùn)動的截面積與上、下靴體截面積接近，與固定式樁靴相比，在同等支撐面積條件下，拔樁力顯著減小，從而提高了平臺的落水穩(wěn)定性。


圖I活動樁靴插樁狀態(tài)主視圖 圖2活動樁靴A — A首I]視3活動樁靴拔樁狀態(tài)主視圖 圖4大靴板主視圖 圖5大靴板B — B剖視圖 圖6大靴板俯視圖 圖7小靴板主視圖 圖8小靴板C一C剖視圖 圖9小靴板俯視圖
圖中標(biāo)號1-樁腿2-球關(guān)節(jié)3-上靴體4-下靴體5-耳座6-檔邊7-大靴板8-長軸9-小靴板10-短軸11-壓頭12-堵塞螺栓13-大靴板上檔邊14-大靴板下檔邊15-小靴板下檔邊16-小靴板上檔邊。
具體實施例方式為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。如圖1-9所示為一種自升式海工平臺活動樁靴的一種
具體實施例方式包括上靴體3、下靴體4、耳座5、大靴板7、長軸8、小靴板9、短軸10和堵塞螺栓12，上靴體3的上端通過球關(guān)節(jié)連接有樁腿1，上靴體3下方與下靴體4相連，且上靴體3的壓頭穿過下靴體4中間的方孔，兩塊大靴板7布置在下靴體4的左右兩側(cè)，大靴板7通過長軸8與下靴體4的耳座5相連，兩塊小靴板9布置在下靴體4的前后側(cè)，每個小靴板9通過短軸10與下靴體4的耳座5相連，堵塞螺栓12與大靴板7、小靴板9通過螺紋連接相連，下靴體，4左右檔邊6的斜度與大靴板7外側(cè)斜度相同；下靴體4前后檔邊的斜度與小靴板9外側(cè)斜度相同；壓頭11下方的錐臺前后側(cè)面的斜度與小靴板9內(nèi)側(cè)斜度相同，壓頭11下方的錐臺左右側(cè)面的斜度與大靴板7內(nèi)側(cè)斜度相同；插樁時大靴板7繞長軸8向外翻轉(zhuǎn),小靴板9繞短軸10向外翻轉(zhuǎn)；大靴板7和小靴板9外側(cè)斜面與檔邊貼合；壓頭11的錐面與大靴板7、小靴板9內(nèi)側(cè)斜面貼合，大靴板，7的上擋邊13設(shè)置在大靴板7的軸孔內(nèi)側(cè)，大靴板7的下?lián)踹?4設(shè)置在大靴板7的軸孔外側(cè)；小靴板9的上擋邊16設(shè)置在小靴板9的外側(cè)，小靴板9的下?lián)踹?5設(shè)置在小靴板9的內(nèi)側(cè)；插樁時當(dāng)大靴板7、小靴板9向外翻轉(zhuǎn)到位時，軸孔外側(cè)的大靴板上檔邊23壓住小靴板下檔邊15，同時軸孔內(nèi)側(cè)的小靴板上檔邊16壓住大靴板下檔邊14，通過大靴板7、小靴板9檔邊的相互疊壓、下靴體7檔邊和壓頭11的制約，使大靴板
7、小靴板9形成一個剛性平板,拔樁時大靴板7插樁向內(nèi)翻轉(zhuǎn)、小靴板9繞短軸10向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，且在大靴板7和小靴板9的上下檔邊的作用下使小靴板9先翻轉(zhuǎn)向內(nèi)收起，隨后大靴板9向內(nèi)翻轉(zhuǎn)收起,大靴板7和小靴板9收起后的樁靴的最大截面積小于支撐面積。本實施例中，上靴體3、下靴體4、壓頭11均為正方形結(jié)構(gòu)；大靴板7和小靴板9數(shù)量均為兩塊，大靴板7和小靴板的9水平截面、垂直于軸孔的垂直截面形狀均為三角形；下靴體4四周檔邊斜度與大靴板7、小靴板9軸孔外側(cè)垂直于軸孔的垂直截面斜度相同；壓頭11下方的錐臺斜度與大靴板、小靴板9軸孔內(nèi)側(cè)垂直于軸孔截面的斜度相同。本發(fā)明的自升式海工平臺活動樁靴在插樁時執(zhí)行以下步驟
I)插樁時樁腿I與活動式樁靴一起伸入海水向下運(yùn)動，當(dāng)活動式樁靴的大靴板7、小靴板9接觸海床時，受到海床阻力大靴板7繞長軸8向外翻轉(zhuǎn)、小靴板9繞短軸10向外翻轉(zhuǎn)，同時上靴體3與樁腿一起繼續(xù)向下運(yùn)動；
2)下靴體4因受海床阻力作用運(yùn)動速度小于上靴體3，上靴體3下方的壓頭11向下運(yùn)動與大靴板7、小靴板9接觸，并推動大靴板7、小靴板9繼續(xù)翻轉(zhuǎn)；
3)當(dāng)下靴體4上方的平面與上靴體3下方的平面接觸時，大靴板7、小靴板9外側(cè)斜面與下靴體4四周檔邊6的斜面接觸，限制大靴板7、小靴板9的進(jìn)一步翻轉(zhuǎn)，同時上靴體3下方的壓頭11的四個斜面分別與大靴板7、小靴板9內(nèi)側(cè)的斜面貼合，限制大靴板7、小靴板9的向內(nèi)翻轉(zhuǎn)；
4)當(dāng)大靴板7、小靴板9向外翻轉(zhuǎn)到位(即與下靴體4的檔邊6接觸)時,大靴板7軸孔外側(cè)的上檔邊13壓住小靴板9軸孔外側(cè)的下檔邊15，同時小靴板9軸孔內(nèi)側(cè)的上檔邊壓16住大靴板7軸孔內(nèi)側(cè)的下檔邊14 ;通過大靴板7、小靴板9的檔邊的相互疊壓、下靴體4檔邊6和壓頭11的制約，使兩塊大靴板7、兩塊小靴板9形成一個剛性平板；
5)海床的支撐力通過如下方式傳遞給樁腿I:
51)海床作用在大靴板7上的支撐力，一部分通過長軸8、下靴體4檔邊6傳遞給下靴體4，并由下靴體4上方的平面?zhèn)鬟f給上靴體3，上靴體3通過球關(guān)節(jié)2將支撐力傳遞給樁腿I;
52)海床作用在小靴板9上的支撐力，一部分通過短軸10、下靴體4檔邊6傳遞給下靴體4，并由下靴體4上方的平面?zhèn)鬟f給上靴體3，上靴體3通過球關(guān)節(jié)2將支撐力傳遞給樁腿I;
53)海床作用在大靴板7、小靴板9上的另一部分支撐力，通過壓頭11直接傳遞給上靴體3，并經(jīng)球關(guān)節(jié)2傳遞給樁腿I ;
6)如果某一塊靴板上受到的作用力大于其他靴板受到的作用力，則通過靴板上檔邊的作用傳遞給與其相鄰的兩塊靴板，從而使各塊靴板上承受的作用力平衡，如圖2中左側(cè)大靴板7的受力大于小靴板9，則大靴板7通過上檔邊13—小靴板9的下檔邊15、下檔邊14——小靴板的上檔邊16將力傳遞給圖2中上下方的兩塊小靴板9，小靴板9進(jìn)一步通過檔邊將力傳遞給右側(cè)的大靴板7。本發(fā)明一種自升式海工平臺活動樁靴在拔樁時執(zhí)行以下步驟
1)拔樁時上靴體2與樁腿I一起向上運(yùn)動，下靴體4與大靴板7、小靴板9因自重保持不動，壓頭11離開大靴板7和小靴板9 ；
2)當(dāng)壓頭11上方的臺階與下靴體4中間方孔上方的臺階面接觸時帶動下靴體4一起向上運(yùn)動；
3)大靴板7、小靴板9在下靴體4帶動下向上運(yùn)動，因大靴板7和小靴板9的周刊外側(cè)部分的重量大于軸孔內(nèi)側(cè)的重量，大靴板7、小靴板9在自重和大靴板7、小靴板9上方泥沙阻力作用下向內(nèi)翻轉(zhuǎn)；
4)由于大靴板I和小靴板9軸孔內(nèi)外側(cè)檔邊的作用，使小靴板9先翻轉(zhuǎn)向內(nèi)收起，隨后大靴板7向內(nèi)翻轉(zhuǎn)收起，收起后的小靴板9完全位于下靴體下方，大靴板7只有一小部分伸出在下靴體4外側(cè)，如圖3所示，因此拔樁力有效減小，保證了平臺的落水穩(wěn)定性。本發(fā)明的活動樁靴上靴體3、下靴體4、壓頭11的截面形狀、大靴板7、小靴板9的數(shù)量以及配置方式可根據(jù)樁腿的形狀做相應(yīng)的更改，在同等支撐面積條件下，拔樁力顯著減小，從而提高了平臺的落水穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種自升式海工平臺活動樁靴，包括上靴體(3)、下靴體(4)、耳座(5)、大靴板(7)、長軸(8)、小靴板(9)、短軸(10)和堵塞螺栓(12)，其特征在于所述上靴體(3)的上端通過球關(guān)節(jié)連接有樁腿(1)，所述上靴體(3)下方與下靴體(4)相連，且所述上靴體(3)的壓頭穿過下靴體(4)中間的方孔，兩塊所述大靴板(7)布置在下靴體(4)的左右兩側(cè)，所述大靴板(7)通過長軸(8)與下靴體(4)的耳座(5)相連，兩塊所述小靴板(9)布置在下靴體(4)的前后側(cè)，每個所述小靴板(9)通過短軸(10)與下靴體(4)的耳座(5)相連，所述堵塞螺栓(12)與大靴板(7)、小靴板(9)通過螺紋連接相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種自升式海工平臺活動樁靴，其特征在于所述下靴體(4)左右檔邊的斜度與大靴板(7)外側(cè)斜度相同；下靴體(4)前后檔邊的斜度與小靴板(9)外側(cè)斜度相同；所述壓頭(11)下方的錐臺前后側(cè)面的斜度與小靴板(9)內(nèi)側(cè)斜度相同，壓頭(11)下 方的錐臺左右側(cè)面的斜度與大靴板(7)內(nèi)側(cè)斜度相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種自升式海工平臺活動樁靴，其特征在于插樁時所述大靴板(7)繞長軸(8)向外翻轉(zhuǎn)，所述小靴板(9)繞短軸(10)向外翻轉(zhuǎn)；所述大靴板(7)和小靴板(9)外側(cè)斜面與檔邊(6)貼合；所述壓頭(11)的錐面與大靴板(7)、小靴板(9)內(nèi)側(cè)斜面貼合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種自升式海工平臺活動樁靴，其特征在于大靴板(7)的上擋邊(13)設(shè)置在大靴板(7)的軸孔內(nèi)側(cè)，大靴板(7)的下?lián)踹?14)設(shè)置在大靴板(7)的軸孔外側(cè)；小靴板(9)的小靴板上擋邊(16)設(shè)置在小靴板(9)的外側(cè)，小靴板(9)的小靴板下?lián)踹?15)設(shè)置在小靴板(9)的內(nèi)側(cè)；插樁時當(dāng)所述大靴板(7)、小靴板(9)向外翻轉(zhuǎn)到位時，軸孔外側(cè)的所述大靴板上檔邊(23)壓住小靴板下檔邊(15)，同時軸孔內(nèi)側(cè)的小靴板上檔邊(16 )壓住大靴板下檔邊(14 )，通過所述大靴板(7 )、小靴板(9 )檔邊的相互疊壓、下靴體(7)檔邊和壓頭(11)的制約，使所述大靴板(7)、小靴板(9)形成一個剛性平板。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種自升式海工平臺活動樁靴，其特征在于拔樁時所述大靴板(7)繞插樁向內(nèi)翻轉(zhuǎn)、所述小靴板(9)繞短軸(10)向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，且在所述大靴板(7)和小靴板(9)的上下檔邊的作用下使小靴板(9)先翻轉(zhuǎn)向內(nèi)收起，隨后大靴板(9)向內(nèi)翻轉(zhuǎn)收起，所述大靴板(7)和小靴板(9)收起后的樁靴的最大截面積小于支撐面積。
全文摘要
一種自升式海工平臺活動樁靴，由上靴體、下靴體、耳座、大靴板、長軸、小靴板、短軸和堵塞螺栓組成，插樁時在壓頭壓力和海床阻力作用下大靴板繞長軸向外翻轉(zhuǎn)，小靴板繞短軸向外翻轉(zhuǎn)，使樁靴的支撐面積增加；拔樁時小靴板先繞短軸向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，隨后大靴板繞長軸向內(nèi)翻轉(zhuǎn)，使樁靴與海床泥沙接觸面積減小。本發(fā)明具有減小了拔樁力，增加海工平臺的落水穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號E02D5/72GK102704475SQ20121023047
公開日2012年10月3日 申請日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者唐盛弢, 屠艷, 莊建軍, 張朝陽, 張永康, 朱之紅, 李炳男, 王勻, 許楨英, 顧永玉 申請人:東南大學(xué), 南通中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司, 江蘇大學(xué)