阅读说明：本技术 海上大型钢-混凝土组合固定式平台结构 (Marine large-scale steel-concrete combined fixed platform structure ) 是由 陶慕轩 王晓强 王雨伦 于 2021-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种海上大型钢-混凝土组合固定式平台结构,可用于海上机场、海上基地甚至海上城市等大型海洋基础设施建设,结构由钢管混凝土墩柱和钢-混凝土组合甲板构成。其中,钢管混凝土墩柱的底端通过基础固定于海床,其截面可采用圆形、方形、矩形或多边形等形状,对于较深海域可采用多腔钢管混凝土柱截面。上部甲板由钢梁与混凝土板组合成整体共同受力。本发明综合了钢与混凝土的优势,具有承载力高、强度刚度大、抗爆、易于施工等优点,在海上大型平台的建设中具有广阔的应用前景。(The invention relates to a marine large-scale steel-concrete combined fixed platform structure which can be used for the construction of large-scale marine infrastructures such as marine airports, offshore bases and even marine cities. The bottom end of the concrete-filled steel tube pier column is fixed on the seabed through a foundation, the section of the concrete-filled steel tube pier column can be in the shape of a circle, a square, a rectangle or a polygon, and the section of the concrete-filled steel tube pier column with multiple cavities can be adopted in a deeper sea area. The upper deck is formed by combining a steel beam and a concrete slab into a whole and is stressed together. The invention integrates the advantages of steel and concrete, has the advantages of high bearing capacity, high strength and rigidity, anti-explosion, easy construction and the like, and has wide application prospect in the construction of large offshore platforms.)

海上大型钢-混凝土组合固定式平台结构

技术领域

本发明涉及一种海上大型钢-混凝土组合固定式平台结构，属于海洋工程技术领域。

背景技术

随着经济和社会的快速发展，陆地资源已经不能完全满足人类生产生活的需要，人类对海洋资源的需求日益增长，大型海上平台如海上机场、海上基地，甚至海上城市的建造和开发作为基础设施建设具有十分重要的战略意义。相比于一般的海洋结构，大型海上平台的尺度一般以公里计，因此结构庞大、安全性要求高、施工周期长，需要具有维护费用低、使用寿命长等特点。

大型海上平台的构造形式按照其受力模式分主要有固定式平台结构和浮动式平台结构。其中，固定式平台利用墩柱将上层甲板支撑于海床上，平台与海床直接进行相互作用。浮动式平台整体利用浮力浮在海面上，平台受水动力影响较为显著。目前的小型海上固定式平台结构主要由钢结构、混凝土结构或钢-混凝土混合结构建造而成，如在我国普遍使用的钢筋混凝土墩柱、在日本应用广泛的钢结构柱，平台甲板多为钢结构或钢结构外铺混凝土的混合结构。但是，混凝土结构往往存在自重大、抗震性能较差、施工困难、配筋构造复杂和易于开裂等缺点，而钢结构平台虽然自重较轻、抗震性能较好，但由于截面刚度小并以受压为主，必须考虑局部屈曲和失稳等不利因素，钢板厚度较大且加劲肋构造复杂，而且造价较高，抗爆性能差，并不适用于大型海上平台的建设。

发明内容

本发明的目的在于提供一种承载力高、抗裂和抗爆性能好、施工方便并造价适中的大型钢-混凝土组合固定式平台结构，充分利用钢和混凝土两种材料的优势，从而使结构获得更好的力学性能、施工性能和综合经济指标。

本发明的技术方案如下：

一种海上大型钢-混凝土组合固定式平台结构，其特征在于：平台由钢管混凝土墩柱、钢-混凝土组合甲板和基础构成。

本发明所述的钢管混凝土墩柱由外层钢管以及内填混凝土构成，其横截面为圆形、方形、矩形、多边形或多腔钢管混凝土柱的其中之一。

本发明所述的钢-混凝土组合甲板由钢梁和混凝土板通过连接件组合而成。所述的连接件采用栓钉。

在上述技术方案的基础上，所述钢管混凝土墩柱形成柱网，所述钢-混凝土组合甲板中的钢梁为简支或多跨连续，所述平台可进行无限延伸。

本发明相对于现有技术具有以下优点及突出性效果：①钢管混凝土墩柱有效利用了约束混凝土的受压性能，同时避免外层钢管发生屈曲，增大材料的利用效率。②钢-混凝土组合甲板利用组合作用充分发挥钢梁的受拉性能和上部混凝土板的受压性能，同时相比于传统钢结构甲板增强了结构的抗爆性能。③钢结构部分可以作为永久模板用于混凝土部分的浇筑，减少支模工序，施工工艺简单，施工速度快。④通过钢-混凝土组合作用增强结构的刚度、强度和延性，并有利于结构抗震和抗风。

附图说明

图1为本发明的海上大型钢-混凝土组合固定式平台结构的立体示意图。

图2为本发明的结构横截面示意图。

图3为钢管混凝土柱横截面采用圆形的结构示意图。

图4为钢管混凝土柱横截面采用矩形的结构示意图。

图中：1－钢管混凝土柱；2－钢-混凝土组合甲板；3－柱基；4－外层钢管；5－混凝土；6－混凝土板；7－钢梁；8－连接件；9－海面。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述。

图1为本发明的结构立体示意图。具体施工步骤如下：

1)根据所处海洋环境和海床地质特征建造柱基3，基础可以为单桩基础、多桩式基础、负压筒基础、三脚架式基础等多种形式。

2)在柱基3上进行钢管4的连接，之后钢管4作为永久模板进行混凝土5的灌注，形成钢管混凝土墩柱1。钢管4的截面形式可以为圆形、方形、矩形、多边形等形状，对于较深海域可使用多腔钢管混凝土柱。

3)在钢管混凝土墩柱1建造完成后，吊装带有栓钉连接件8的钢梁7，钢梁7可以根据需要进行单跨或多跨连续的设计。

4)进行上部混凝土板6的浇筑，与钢梁共同形成组合甲板2。可使用预制混凝土板作为永久模板再进行浇筑，形成预制板组合甲板或叠合板组合甲板。

5)钢管混凝土柱1形成柱网，平台可进行无限延伸形成巨型结构。

本发明提供了一种承载力高、抗裂和抗爆性能好、施工方便并造价适中的大型钢-混凝土组合固定式平台结构，可用于海上机场、海上基地甚至海上城市等大型海洋基础设施建设。该结构充分利用了钢材和混凝土两种材料的优势，在钢管混凝土墩柱中利用混凝土的支撑作用避免了钢材受压产生的屈曲变形，使约束混凝土充分受压，改善了墩柱的受压性能，同时利用钢-混凝土组合甲板中钢和混凝土的组合作用充分发挥钢梁的受拉性能和上部混凝土板的受压性能，增强了结构的抗裂和抗爆性能。钢结构部分可以作为永久模板用于混凝土部分的浇筑，减少支模工序，施工工艺简单，施工速度快。整体结构通过钢-混凝土组合作用增强了其刚度、强度和延性，并有利于结构抗震和抗风，在大型海洋平台建设中具有广阔的应用前景。