一种适用于海上大直径桩的可拆卸抗冰装置的制作方法

本发明涉及海洋工程技术领域，尤其涉及一种适用于海上大直径桩的可拆卸抗冰装置。

背景技术：
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海洋结构物（如海上大型风机工程、海洋平台）大多采用大直径桩基础。在高纬度海域，海冰对海上大直径桩基础是个极大的威胁。如渤海四号贮罐平台、渤海八号平台、埕北A、B平台、渤中34-4平台等海洋平台均受到海冰的威胁。因此，受海冰威胁的海上大直径桩基础需要有抗冰装置的保护。

中国专利授权公告号CN103967055B公开了一种具有抗冰结构的海上风机大直径单桩基础，其特征在于：单桩外围、海冰作用区域内设置若干抗冰结构，抗冰结构布置成上、下两圈；抗冰结构通过法兰盘安装于单桩外侧，抗冰结构外侧具有倾斜布置的外侧斜管，上、下两圈抗冰结构的外侧斜管形成与海冰接触的抗冰锥形构造；抗冰结构包括短水平撑管、长水平撑管、所述外侧斜管和所述法兰盘，短水平撑管与长水平撑管上下平行布置，两水平撑管内侧端均制有所述法兰盘，外侧端共同焊接固定所述外侧斜管；长水平撑管与外侧斜管之间焊接斜撑管。该技术的局限性有：上圈各抗冰结构之间、下圈各抗冰结构之间相互独立，整体性较差；各抗冰结构通过法兰盘与桩基相连，根据其实施例1的图形进行估算，一个抗冰结构需用20个螺栓连接，上、下两圈共计12×2×20=480个螺栓，安装工作量巨大；若某个抗冰结构失效需要更换时，需要在海面附近拆卸后再重新安装20个螺栓，施工耗时长、拆装效率低。

技术实现要素：
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为了弥补现有技术问题的不足，本发明的目的是提供一种适用于海上大直径桩的可拆卸抗冰装置, 其结构简单，安装方便，可拆卸与更换部件，适用于海上大直径桩的抗冰防护。

本发明的技术方案如下：

适用于海上大直径桩的可拆卸抗冰装置，其特征在于，包括若干个抗冰标准件及半圆形抱箍；

所述的抗冰标准件包括V形板，V形板尖角部外凸，V形板上下两段板的中部对称设有孔洞，V形板内外壁上分别设有两根撑杆、两条破冰刀刃，V形板上下段板端部分别设有弧形连接板；

所述的半圆形抱箍外壁上设有固定抗冰标准件的螺栓杆，两端设有翼板；

所述的若干个抗冰标准件两端的弧形连接板分别安装于上下分布的半圆形抱箍的螺栓杆上固定构成半圆形构件，取两个半圆形构件通过翼板相连组装成圆形构件套在大直径桩外围形成抗冰结构。

所述的适用于海上大直径桩的可拆卸抗冰装置，其特征在于，所述抗冰标准件整体呈上下、左右对称，上下对称轴处宽度最大，向两端宽度逐渐变小。

所述的适用于海上大直径桩的可拆卸抗冰装置，其特征在于，所述的孔洞为条形孔，条形孔两端为弧形，孔洞宽度自V形板的尖角端至非尖角端逐渐减小。

所述的适用于海上大直径桩的可拆卸抗冰装置，其特征在于，所述的两条破冰刀刃对称分布于孔洞两侧的V形板外壁上。

所述的适用于海上大直径桩的可拆卸抗冰装置，其特征在于，所述的弧形连接板曲率与半圆形抱箍的外径曲率相同，弧形连接板上均匀设有四个螺栓孔。

所述的适用于海上大直径桩的可拆卸抗冰装置，其特征在于，所述的两根撑杆对称分布于孔洞两侧的V形板外壁上，两根撑杆V形板尖角部构成三角形。

所述的适用于海上大直径桩的可拆卸抗冰装置，其特征在于，所述螺栓杆沿着半圆形抱箍外壁均匀间隔分布，相邻四个螺栓杆为一组。

所述的适用于海上大直径桩的可拆卸抗冰装置，其特征在于，所述半圆形抱箍的内侧曲率与拟防护大直径桩的外径曲率相同。

本发明的有益效果是：

1、本发明抗冰标准件呈上下、左右对称状，组装时无方向性要求，安装方便。标准件可实现标准化、规模化生产；

2、本发明抗冰标准件上设置了两条破冰刀刃，当海冰与破冰刀刃接触作用时，由于接触面积小，产生应力集中使海冰容易破断，破冰效果好；

3、本发明可先在岸上或船上把抗冰标准件与半圆形抱箍组装成半圆形结构，再在海上把两个半圆形结构箍住、套住拟防护桩，用螺栓固定对应翼板即安装完成；本发明仅需在海上组装八个螺栓即完成安装，海上作业时间短、效率高；

4、本发明如某个抗冰标准件失效需要更换时，拆除八个螺栓即把整体结构卸下来，更换配件后再重新安装；整个过程操作简单，拆卸与更换方便。

附图说明：

图1为本发明抗冰标准件的主视图。

图2为图1的A-A剖面图。

图3为本发明抗冰标准件的外侧结构示意图。

图4为本发明抗冰标准件的内侧结构示意图。

图5为本发明半圆形抱箍的外侧结构示意图。

图6为本发明半圆形抱箍的内侧结构示意图。

图7为本发明抗冰标准件组装成半圆形的外侧结构示意图。

图8为本发明抗冰标准件组装成半圆形的内侧结构示意图。

图9为本发明的结构示意图。

图10为本发明安装在桩基础上的结构示意图。

附图标记说明：1、弧形连接板；2、破冰刀刃；3、撑杆；4、螺栓孔；5、孔洞；6、半圆形抱箍；7、螺栓杆；8、螺栓孔；9、翼板；10、螺母；11、螺栓、螺母；12、大直径桩；A、高潮位；B、平均潮位；C、低潮位。

具体实施方式：

参见附图：

适用于海上大直径桩的可拆卸抗冰装置，由一定数量的抗冰标准件与半圆形抱箍组装而成；抗冰标准件两端设有弧形连接板1，外侧分布两条破冰刀刃2，上下对称设有两个两端弧形孔洞5，内侧对称设有两个圆柱形撑杆3；半圆形抱箍6外侧设有螺栓杆7，两端设有翼板9；通过多个抗冰标准件的两端弧形连接板1与上、下半圆形抱箍6相连组装半圆形构件，再把两个半圆形构件通过翼板9相连组装成圆形构件套在大直径桩外围，从而形成抗冰结构。

抗冰标准件呈上下、左右对称状，上下对称轴处宽度最大，向两端宽度逐渐变小，呈长条状；上下对称设有两个两端弧形孔洞5，且靠近上下对称轴处弧形直径较大，靠近两端处弧形直径较小，两弧形之间为直线孔洞；孔洞率较大，抗冰标准件用钢量较少。

抗冰标准件外侧对称分布两条破冰刀刃2，其具有一定高度且呈刃口状，凸出于抗冰标准件的外侧表面；由于破冰刀刃2凸出于抗冰标准件表面，海冰首先与其接触，当海冰与破冰刀刃2接触作用时，由于相互接触面积较小，接触面上产生应力集中使海冰容易破断，从而提高破冰效果。

抗冰标准件两端设有弧形连接板1，其曲率与半圆形抱箍6的外径曲率相同；弧形连接板1上均匀设有四个螺栓孔4；抗冰标准件内侧对称设有两个圆柱形撑杆3，使结构整体具有三角形稳定性。

半圆形抱箍6外侧设有螺栓杆7，相邻四个螺栓杆7为一组，其位置应正好与抗冰标准件弧形连接板1上的四个螺栓孔4相对应；半圆形抱箍6上螺栓杆7的组数为整数，且各组螺栓杆沿着半圆180°方向上均匀分布；半圆形抱箍6的曲率与拟防护大直径桩12的外径曲率相同；一个大直径桩基础，共需四个半圆形抱箍6。

不同直径的桩使用所述抗冰装置时，仅需设计不同的半圆形抱箍6即可，而抗冰标准件相同。

抗冰标准件弧形连接板1上的螺栓孔4，其孔径略大于半圆形抱箍6外侧螺栓杆7的直径，方便就位与安装。

半圆形抱箍6上翼板9的螺栓孔8，其孔径略大于螺栓、螺母11的丝杆直径，方便就位与安装。

半圆形抱箍6，其内侧牢固粘贴一层耐腐蚀的橡胶质弹性材料，使安装时半圆形抱箍6与大直径桩12之间能够紧密接触，增大摩擦力。

优选的，组装时上部半圆形抱箍应固定在大直径桩基础的高潮位，下部半圆形抱箍应固定在大直径桩基础的低潮位，上下对称轴处应在大直径桩基础的平均潮位。

优选的，组装后抗冰标准件的上(下)部分与铅垂线的夹角在20°~60°之间。

适用于海上大直径桩的可拆卸抗冰装置的安装施工方法介绍如下：

(1)、先根据拟防护桩的直径，设计与加工相应半圆形抱箍6共四个；根据设计，在岸上或船上把抗冰标准件两端弧形连接板1上的螺栓孔4套在半圆形抱箍6对应的螺栓杆7上，并用螺母10固定，最终组装成半圆形结构共计两个；

(2)、在拟防护大直径桩12上测定、标记安装位置，把两个半圆形结构箍住、套在大直径桩12的指定位置，用螺栓、螺母11固定半圆形抱箍6上翼板9的螺栓孔8，固定拧紧即完成安装。

适用于海上大直径桩的可拆卸抗冰装置的拆卸更换部件施工方法介绍如下：

(1)、松开、卸掉固定上部与下部半圆形抱箍6的螺栓、螺母11，把抗冰结构分解成两个半圆形结构，搬移到船上；

(2)、在船上，进行拆卸、更换相关配件，可以更换抗冰标准件，也可更换半圆形抱箍6；

(3)、更换结束后，按照原来安装方法，组装施工即可。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：抗冰标准件呈上下、左右对称状，安装方便，用钢量少，可实现标准化、规模化生产；抗冰标准件上设置了两条破冰刀刃，其使海冰容易破断，破冰效果好；先在岸上或船上把抗冰标准件与半圆形抱箍组装成半圆形结构，仅需在海上组装八个螺栓即完成安装，海上作业时间短、效率高；拆卸与更换部件施工简单，操作方便。

本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之内。