的耐波性能也好。整个结构除了可以在平面方向进行扩展延伸外，还可以沿着竖向进行扩展延伸，完全可以满足工程项目在面积、浮力、强度、刚度等方面的要求。同时已施工完成部分可以作为施工平台进行后续施工。
【附图说明】
[0024]下面结合附图和【具体实施方式】来详细说明本发明:
[0025]图1a为本发明的三维图。
[0026]图1b为本发明的侧视图。
[0027]图1c为本发明的俯视图。
[0028]图1d为图1c中A-A剖切视图。
[0029]图2a为本发明中气囊梁的三维图。
[0030]图2b为本发明中气囊梁的侧视图。
[0031]图2c为本发明中气囊梁的俯视图。
[0032]图2d为本发明中气囊梁的装配部件拆分三维图。
[0033]图3为本发明组成的一种三层桁架式大型海洋平台示意图。
[0034]图4为本发明组成的一种四层桁架式大型海洋平台示意图。
【具体实施方式】
[0035]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明。
[0036]本发明为一种用于大型海洋平台的气囊梁式桁架，结构充分将气囊结构质量轻、浮力性能好、内部气压可以依据所处水深进行人为调节的优点和空间桁架结构便于组装施工、空间刚度大的优点结合在了一起，形成一种气囊、梁与桁架杂交的浮式结构体系，可以形成满足自重、浮力、强度、刚度、以及使用空间方面要求的大型海洋平台结构。
[0037]如图1a所示，本发明一种用于大型海洋平台的气囊梁式桁架，是由气囊梁代替传统空间桁架中n(n = I?3)榀纵向平面桁架中腹杆层所形成的一种结构体系。
[0038]如图la、lb、lc与Id所示，横向弦杆2与竖腹杆5在纵向弦杆I的位置处间断，并与位于各自两端的纵向弦杆I相连。横向斜腹杆4直接连接于两端由纵向弦杆1、横向弦杆2与竖腹杆5形成的相贯节点上；横向斜腹杆4与竖腹杆5形成了横向平面桁架的腹杆层起到传递结构剪力与连接弦杆层的作用。
[0039]如图la、lb、lc与Id所示，纵向斜腹杆3直接连接于两端由纵向弦杆I与竖腹杆5形成的相贯节点上；纵向斜腹杆3与竖腹杆5形成纵向平面桁架的腹杆层起到传递结构剪力与连接弦杆层的作用；在布置气囊梁的位置处，纵向斜腹杆3与竖腹杆5形成的腹杆层被气囊梁代替。
[0040]如图2a、2b、2c与2d所示，气囊上弧梁7与气囊下弧梁8通过气囊套箍11连接形成整个气囊梁的框架，为椭球状气囊6形成形状与大小都匹配的囊腔。气囊套箍11在平面上位于相邻两榀横向平面桁架中点的位置上。
[0041]如图2a、2b、2c与2d所示，椭球状气囊6为中间大两头小的椭球状，气囊上弧梁7、气囊下弧梁8与气囊套箍11的形状与椭球状气囊6完全一致。椭球状有助于气囊在受到纵向荷载后仍可安全地在气囊上弧梁7、气囊下弧梁8与气囊套箍11形成的囊腔内工作；同时中间大两头小的椭球状气囊梁也符合船梁单元跨中弯矩大两端弯矩小的特点，受力性能好。
[0042]如图2a、2b、2c与2d所示，上弧梁撑杆9与下弧梁撑杆10将气囊上弧梁7和气囊下弧梁8与桁架纵向弦杆I连接在一起共同受力，使椭球状气囊6产生的浮力通过气囊上弧梁7和气囊下弧梁8以轴力的形式传给上弧梁撑杆9与下弧梁撑杆10，然后再传递给整个桁架结构。
[0043]如图3所示，为气囊梁式桁架组成的三层大型海洋平台结构，部分气囊梁式桁架位于水面之下为结构提供浮力，部分气囊梁式桁架布置于水线附近为结构提供浮力储备；张力腿12布置于浮体结构的周边，张力腿12中施加一定大小的预拉力进行大型海洋平台结构的作业定位与整个结构储备浮力的调整。
[0044]如图4所示，为气囊梁式桁架与空间立体桁架组成的四层大型海洋平台结构，全部位于水面之下的气囊梁式桁架为结构提供浮力，张力腿12布置于浮体结构的周边，张力腿12中施加一定大小的预拉力进行大型海洋平台结构的作业定位与整个结构储备浮力的调整。水线面附近没有气囊梁的布置，所以波浪可以完全没有阻挡地通过桁架的空隙穿越整个海洋平台结构，这一布置形式所构成的结构耐波性好。
[0045]如图3与图4所示，位于空间立体桁架中间一榀位置上的竖腹杆5与纵向斜腹杆3，被气囊梁代替后形成了气囊梁式桁架；通过这种替代的方式，气囊梁可以替代空间立体桁架中n(n= 1,2, 3)榀纵向平面桁架中的腹杆层，形成具有不同浮力大小的气囊梁式桁架。具体的替代数目η根据具体工程所要求提供的浮力大小和强度大小确定。为了结构具有足够的浮力储备，整体海洋平台结构中，气囊梁的数量不应少于由竖腹杆5与纵向斜腹杆3组成的腹杆层数量的80%。
[0046]如图3与图4所示，在建造过程中可以利用已建成的部分作为工作平台进行后续施工。
[0047]本发明，一种用于大型海洋平台的气囊梁式桁架具有自重轻、施工便捷、耐波性能好、规模可扩展能力强等优点。
[0048]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种用于大型海洋平台的气囊梁式桁架，其特征在于:气囊梁式桁架是由气囊梁代替传统空间立体桁架中η榀纵向平面桁架的腹杆层后形成的一种用于大型海洋平台的浮式结构体系；气囊梁式桁架由纵向弦杆(I)、横向弦杆(2)、纵向斜腹杆(3)、横向斜腹杆(4)、竖腹杆(5)与气囊梁组成；其中气囊梁由椭球状气囊￠)、气囊上弧梁(7)、气囊下弧梁(8)、上弧梁撑杆(9)、下弧梁撑杆(10)与气囊套箍(11)组成；其中气囊上弧梁(7)与气囊下弧梁(8)通过气囊套箍(11)连接成一体，形成整个椭球状气囊￠)的囊腔；椭球状气囊(6)充入一定气压的气体后形成完整的气囊梁，为结构提供浮力并承担荷载；气囊梁通过上弧梁撑杆(9)、下弧梁撑杆(10)与桁架中的纵向弦杆(I)连接在一起，形成气囊梁式桁架；依据所需提供浮力的大小，气囊梁式桁架中可以包含I?3个气囊梁；大量的气囊梁式桁架与传统空间立体桁架组合连接形成平面大小、浮力大小、承载能力大小均满足要求的大型海洋平台结构。
2.根据权利要求1所述的用于大型海洋平台的气囊梁式桁架，其特征在于:纵向弦杆(I)、横向弦杆(2)、纵向斜腹杆(3)、横向斜腹杆(4)、竖腹杆(5)、气囊上弧梁(7)、气囊下弧梁(8)、上弧梁撑杆(9)、下弧梁撑杆(10)与气囊套箍(11)均由空心圆钢管或方钢管来制作；构件之间通过相贯节点连接，各自形成水密空心构件，以提供一定的浮力。
3.根据权利要求1所述的用于大型海洋平台的气囊梁式桁架，其特征在于:气囊梁位于水面之下时，椭球状气囊(6)内部的气压qn可随气囊外部水压力qw的大小确定，始终保持内外压力差最小(即:min|qn-qw|)，使气囊产生的自应力最小；椭球状气囊(6)内部设置气室分割装置形成多个独立的气室以降低局部破损对整个结构的影响。
4.根据权利要求1和3所述的用于大型海洋平台的气囊梁式桁架，其特征在于:气囊上弧梁(7)、气囊下弧梁(8)与气囊套箍(11)的形状与椭球状气囊(6)完全一致，使椭球状气囊(6)、气囊上弧梁(7)与气囊下弧梁(8)在传递浮力与外载的时候能够相互协同变形共同受力；上弧梁撑杆(9)与下弧梁撑杆(10)的高低由其所在位置确定。
5.根据权利要求1所述的用于大型海洋平台的气囊梁式桁架，为了使构成的大型海洋平台结构具有足够的浮力储备，在大型海洋平台结构中气囊梁的总数量不少于直接由纵向斜腹杆(3)与竖腹杆(5)所构成的纵向腹杆层数量的80%。
【专利摘要】本发明公开了一种用于大型海洋平台的气囊梁式桁架。它由气囊梁代替传统空间立体桁架中n榀纵向平面桁架的腹杆层形成。气囊梁式桁架由纵向弦杆、横向弦杆、竖腹杆、横向斜腹杆、纵向斜腹杆与气囊梁组成。其中，气囊梁由椭球状气囊、气囊上弧梁、气囊下弧梁、气囊套箍、上弧梁撑杆与下弧梁撑杆组成。椭球状气囊内充入一定压力的气压后，整个气囊梁式桁架在水中既可承受外载又可提供浮力。大量气囊梁式桁架与空间立体桁架按一定规律相互连接即可构成大型海洋平台结构。本发明继承了气囊结构质量轻、浮力性能好，空间桁架施工便捷、刚度大的优点，形成一种质轻、高强、建造方便、规模扩展便捷、内部气压与外部水压可部分平衡的浮式结构体系。
【IPC分类】E02B17-00, B63B35-44
【公开号】CN104648624
【申请号】CN201510027572
【发明人】郭佳民, 侯永利, 李志忠, 熊志鑫, 郑陶清
【申请人】上海海事大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年1月20日