一种装配式漂浮装置与漂浮结构单体

1.本实用新型涉及结构工程技术领域，更具体地，涉及一种预制装配式纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料漂浮结构单体及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，超高性能混凝土(英文ultra-highperformanceconcrete，简称“uhpc”)因其超高强、高耐久和高韧性等优点在土木工程领域的研究和应用越来越多。另一方面，纤维增强复合塑料(简称纤维增强复合塑料)是一种新型功能型材料，由纤维材料和树脂经特殊工艺制成，顺着纤维方向具有较强的抗拉强度，纤维增强复合塑料与混凝土组合结构具有优异的力学性能。纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料组合板是一种新型组合板，纤维增强复合塑料格栅混凝土组合板是指在纤维增强复合塑料格栅板的孔洞内、面层上浇筑超高性能混凝土，形成纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料组合结构。当前世界范围内相对成熟的漂浮结构，大多以钢结构为主，其中特种钢用量相当大，导致制造成本高，资源消耗大。由于钢材在海水中易腐蚀，因此表面防护成本大，结构维护费用高。目前的金属网箱等漂浮结构多是一体成型，在使用一段时间后需要整体拖回船坞进行维修，维护周期长，维护费用高，给渔业生产带来较大影响。由于纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料组合材料具有轻质、高强、耐腐蚀的性能，将其用于海洋结构能够很好的发挥其自身的优势。
3.公开日为2020年10月13日，公开号为cn111762293a的中国专利公开了一种预制装配式uhpc管网漂浮结构及建造方法。一种预制装配式uhpc管网漂浮结构，其为由uhpc管组装得到的uhpc管网骨架，包括uhpc管和用于uhpc管连接的附件，uhpc管用附件连接组装形成uhpc管网骨架结构；uhpc管直径、管壁厚度、管实体部分密度和水密度之间满足以下关系：r
×
ρw》2
×d×
ρuhp，其中，r为uhpc管半径，d为管壁厚，ρw为水的密度，ρuhp为uhpc的密度，所述的预制装配式uhpc管网漂浮结构处于漂浮状态。该专利提出的结构的强度还不够强。


技术实现要素：

4.本实用新型的首要目的是提供一种装配式漂浮装置，增加其适用性。
5.本实用新型的进一步目的是漂浮结构单体。
6.为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：
7.一种装配式漂浮装置，所述漂浮装置由若干漂浮结构单体互相连接组成，所述漂浮结构单体为由纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料制作的具有外筒壁以及内支撑的结构单体。
8.一种漂浮结构单体，包括纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料外支撑件和纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料内支撑件，其中，所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料外支撑件形成外壁，所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组
合材料内支撑件设置于所述外壁围成的空间内，与所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料外支撑件固定连接，所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料内支撑件用于支撑所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料外支撑件。
9.优选地，所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料外支撑件和纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料内支撑件的连接处设置后浇带，在所述后浇带中预留螺栓孔，所述螺栓孔用于固定钢板。
10.优选地，所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料外支撑件包括若干纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制板，所述若干纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制板首尾连接形成外壁。
11.优选地，所述若干纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制板的内部均设置有若干层纤维增强复合塑料格栅。
12.优选地，所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料内支撑件包括若干带有十字节点的纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制梁，所述若干纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制梁在纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料外支撑件形成的外壁围成的空间内设置成蜂窝结构，且所述若干纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制梁与所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料外支撑件接触的梁端与所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料外支撑件固定连接。
13.优选地，所述若干纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制梁的内部设置有纤维增强复合塑料格栅笼。
14.优选地，所述若干纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制梁的内部还设置有若干纤维增强复合塑料纵筋，所述若干纤维增强复合塑料纵筋均匀分布固定于所述纤维增强复合塑料格栅笼的内表面上。
15.优选地，所述纤维增强复合塑料纵筋为由连续单向长纤维布条带浸渍树脂后，通过拉挤工艺而固化成型的棒状带肋纤维增强复合塑料产品。
16.优选地，所述若干纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制梁的梁端与梁端、梁端与所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料外支撑件通过湿沾法连接。
17.与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：
18.本实用新型提出的漂浮装置通过多个结构单体组合而成，维护时只需更换需要更换的结构单体，无需整体更换，同时结构单体不仅能够保证单体结构的强度及耐腐蚀性，且轻质方便，适用性广泛。同时该结构进一步推动纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料蜂窝漂浮结构标准化施工和离岸施工作业，实现减少施工人力、节约成本等目标。
附图说明
19.图1为本实用新型的漂浮装置示意图。
20.图2为本实用新型的单体结构示意图。
21.图3为实施例的纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制板的结构示意图。
22.图4为实施例的纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制梁的结构示意图。
23.图5为实施例的纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制梁端连接处的结构示意图。
24.图中，1为纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制板，2为纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制梁，3为纤维增强复合塑料格栅，4为纤维增强复合塑料格栅笼，5为纤维增强复合塑料纵筋，6为钢板，7为螺栓。
具体实施方式
25.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
26.为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
27.对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
28.下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。
29.实施例1
30.本实施例提供一种装配式漂浮装置，如图1所示，所述漂浮装置由若干漂浮结构单体互相连接组成，所述漂浮结构单体为由纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料制作的具有外筒壁以及内支撑的结构单体。
31.本实施例还提供一种漂浮结构单体，如图2，包括纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料外支撑件和纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料内支撑件，其中，所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料外支撑件形成外壁，所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料内支撑件设置于所述外壁围成的空间内，与所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料外支撑件固定连接，所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料内支撑件用于支撑所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料外支撑件。
32.本实施例中超高性能混凝土为一种水泥基材料，可掺入钢、pe等纤维以增强uhpc的延性，不含粗骨料，抗压强度为150mpa以上。
33.所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料外支撑件和纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料内支撑件的连接处设置后浇带，考虑安装时上部荷载对纤维增强复合塑料格栅3的不利影响，在所述后浇带中预留螺栓孔，所述螺栓孔用于固定钢板6，所述钢板6用于在后浇筑时支撑。
34.所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料外支撑件包括若干纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制板1，所述若干纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制板1首尾连接形成外壁，在本实施例中，使用四块纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制板1首尾连接形成截面为正方形的外壁。
35.所述若干纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制板1的内部均设置有若干层纤维增强复合塑料格栅3，如图3所示，所述纤维增强复合塑料格栅3用于增强所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制板1的强度以及用于与其它纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制板1的纤维增强复合塑料格栅3连接和与纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料内支撑件连接。
36.所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制板1和在工厂按照需要的尺寸进行设计预制，具体尺寸以及纤维增强复合塑料格栅3的配置可根据浮体用途设计。
37.所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料内支撑件包括若干带有十字节点的纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制梁2，所述若干纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制梁2在纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料外支撑件形成的外壁围成的空间内通过梁端的连接设置成蜂窝结构，且所述若干纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制梁2与所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料外支撑件接触的梁端与所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料外支撑件固定连接。在本实施例中，所述蜂窝结构设置为将所述外壁围成的空间均为分为正方体的形状，也可以是六面体、长方体或根据需要自行选择的形状。
38.所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制梁2的截面按实际需要设计，可以是矩形或圆形等。
39.如图4所示，所述若干纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制梁2的内部设置有纤维增强复合塑料格栅笼4。
40.所述若干纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制梁2的内部还设置有若干纤维增强复合塑料纵筋5，所述若干纤维增强复合塑料纵筋5均匀分布固定于所述纤维增强复合塑料格栅笼4的内表面上。
41.所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制梁2的纤维增强复合塑料格栅笼4和纤维增强复合塑料纵筋5的配置可根据设计配置。
42.所述纤维增强复合塑料纵筋5为由连续单向长纤维布条带浸渍树脂后，通过拉挤工艺而固化成型的棒状带肋纤维增强复合塑料产品，连续单向长纤维布条带可为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或塑料纤维等，本实施例中纤维增强复合塑料纵筋5同样可以为不带肋的纤维增强复合塑料产品。
43.所述若干纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料预制梁2的梁端与梁端、梁端与所述纤维增强复合塑料-超高性能混凝土组合材料外支撑件通过湿沾法连接，如图4所示。
44.所述纤维增强复合塑料纵筋5和纤维增强复合塑料格栅3的具体尺寸可根据实际使用条件设计加工，纤维增强复合塑料纵筋5锚固长度为20倍的纤维增强复合塑料纵筋5直径长度。
45.所述纤维增强复合塑料格栅3及纤维增强复合塑料纵筋55可基于碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或塑料纤维等。
46.所述钢板6支撑和螺栓的规格型号需要考虑施工荷载设计制作。
47.在具体的实施例中，漂浮结构单体的制作如下文所述：在工厂根据需要设计制作纤维增强复合塑料-超高性能混凝土预制板1模板和带有十字节点的纤维增强复合塑料-超高性能混凝土预制梁2。纤维增强复合塑料-超高性能混凝土预制板1由uhpc和若干层纤维增强复合塑料格栅3内部增强制成；纤维增强复合塑料-超高性能混凝土预制梁2由超高性能混凝土和纤维增强复合塑料格栅笼、若干根纤维增强复合塑料纵筋5内部增强制成，在梁端预留若干排螺栓孔。将三块纤维增强复合塑料-超高性能混凝土预制板1首尾相接成c形作为单体结构的底板和侧面板，在和纤维增强复合塑料-超高性能混凝土预制梁2设计连接
处设置后浇带,在后浇带内预留若干排螺栓孔。将纤维增强复合塑料-超高性能混凝土c预制梁2通过湿粘法连接梁-梁以及梁-板处纤维增强复合塑料格栅搭接区，考虑上部荷载对下部纤维增强复合塑料格栅的不利影响，需在梁端以及板端添加钢板支撑，支棱起模板后在后浇带浇筑超高性能混凝土。最后用相同的方法安装并浇筑顶板，待养护至有一定强度后拆除钢板支撑。
48.相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
49.附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
50.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。