一种桁架式桩腿[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 104975592 A (43)申请公布日(43)申请公布日 2015.10.14

(21)申请号 201510371608.X(22)申请日 2015.06.30

(71)申请人武汉船用机械有限责任公司

地址430084 湖北省武汉市青山区武东街九

号(72)发明人何鹏

(74)专利代理机构北京三高永信知识产权代理

有限责任公司 11138

代理人徐立(51)Int.Cl.

E02B 17/02(2006.01)E02D 27/52(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图2页

(54)发明名称

一种桁架式桩腿(57)摘要

本发明公开了一种桁架式桩腿，属于自升式海洋平台装备领域。所述桁架式桩腿包括沿所述桁架式桩腿的长度方向布置的多层支撑单元，每层所述支撑单元包括多个水平撑杆单元和多个斜撑杆单元，每层所述支撑单元中的水平撑杆单元位于同一水平面上，每个所述水平撑杆单元包括垂直连接于相邻的两根所述弦杆之间的水平撑杆，每个所述斜撑杆单元包括第一斜撑杆、第二斜撑杆和第三斜撑杆，所述多层支撑单元包括第一支撑单元和第二支撑单元，所述第一支撑单元和所述第二支撑单元为所述多层支撑单元中任意相邻的两层支撑单元。所述桁架式桩腿中的斜撑杆与水平撑杆能够构成稳定的结构，使桁架式桩腿斜撑杆与水平撑杆，使得桁架式桩腿能够具有较好的稳定性能。

C N 1 0 4 9 7 5 5 9 2 A CN 104975592 A

权 利 要 求 书

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1.一种桁架式桩腿，包括至少三根竖直布置的弦杆，所述至少三根弦杆不在同一平面内，其特征在于，所述桁架式桩腿还包括沿所述桁架式桩腿的长度方向布置的多层支撑单元，每层所述支撑单元包括多个水平撑杆单元和多个斜撑杆单元，每层所述支撑单元中的水平撑杆单元位于同一水平面上，每个所述水平撑杆单元包括垂直连接于相邻的两根所述弦杆之间的水平撑杆，每个所述斜撑杆单元包括第一斜撑杆、第二斜撑杆和第三斜撑杆，

所述多层支撑单元包括第一支撑单元和第二支撑单元，所述第一支撑单元和所述第二支撑单元为所述多层支撑单元中任意相邻的两层支撑单元，

位于相同的两根所述弦杆之间的所述第一支撑单元和所述第二支撑单元的水平撑杆单元和斜撑杆单元按照以下方式布置：所述第一支撑单元的第一斜撑杆的一端固定在与所述第一支撑单元的水平撑杆的一端连接的所述弦杆上，所述第一支撑单元的第一斜撑杆的另一端固定在与所述第二支撑单元的水平撑杆的另一端连接的所述弦杆上，所述第一支撑单元的第二斜撑杆的一端固定在与所述第一支撑单元的水平撑杆的所述另一端连接的所述弦杆上，所述第一支撑单元的第二斜撑杆的另一端固定在所述第一支撑单元的第一斜撑杆的中点上，所述第一支撑单元的第三斜撑杆的一端固定在所述第一支撑单元的第一斜撑杆的中点上，所述第一支撑单元的第三斜撑杆的另一端固定在与所述第二支撑单元的水平撑杆的所述一端连接的所述弦杆上，且所述第一支撑单元的第一斜撑杆、第二斜撑杆和第三斜撑杆组成X型，所述第二支撑单元的结构与所述第一支撑单元的结构相同。

2.根据权利要求1所述的桁架式桩腿，其特征在于，所述第二斜撑杆的长度等于所述第三斜撑杆的长度。

3.根据权利要求1所述的桁架式桩腿，其特征在于，所述第一斜撑杆与所述第二斜撑杆之间的夹角α的角度为：90°＜α＜180°。

4.根据权利要求3所述的桁架式桩腿，其特征在于，所述第一斜撑杆与所述第二斜撑杆之间的夹角α的角度为：100°＜α＜130°。

5.根据权利要求1所述的桁架式桩腿，其特征在于，所述弦杆为三根。6.根据权利要求5所述的桁架式桩腿，其特征在于，三根所述弦杆等距布置。7.根据权利要求6所述的桁架式桩腿，其特征在于，每层所述支撑单元还包括三根内撑杆，每根所述内撑杆的两端分别固定在两个相邻的所述水平撑杆单元上，位于同一所述水平撑杆单元上的两个所述内撑杆之间的最小距离e为：10cm＜e＜0.6D，其中，D为相邻两个所述弦杆之间的距离。

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说 明 书一种桁架式桩腿

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技术领域

[0001]

本发明涉及自升式海洋平台装备领域，特别涉及一种桁架式桩腿。

背景技术

自升式海洋平台广泛应用于海洋工程中，自升式海洋平台主要由平台、桩腿和桩腿升降系统等组成，其中，桩腿用于支撑自升式海洋平台，是自升式海洋平台的关键结构。[0003] 桁架式桩腿一般应用于作业水深超过60m的自升式海洋平台上，并要求桁架式桩腿能够有效降低海洋对桩腿的波浪载荷，从而保证自升式海洋平台的稳定性。现有技术中常用的X型桁架式桩腿主要由弦杆、内撑杆和斜撑杆组成，每条桩腿包括三根弦杆，斜撑杆为X型布置在相邻的两个弦杆上，内撑杆布置在相对布置的两个斜撑杆上。[0004] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：[0005] X型的斜撑杆布置在相邻的两个弦杆上，X型的斜撑杆本身并不稳固，所以会使得X型桁架式桩腿在风浪的作用下有较大的摇摆，降低了X型桁架式桩腿的稳定性。

[0002]

发明内容

为了解决现有技术中X型桁架式桩腿受位移响应较大稳定性差的问题，本发明实施例提供了一种桁架式桩腿。所述技术方案如下：[0007] 本发明实施例提供了一种桁架式桩腿，包括至少三根竖直布置的弦杆，所述至少三根弦杆不在同一平面内，所述桁架式桩腿还包括沿所述桁架式桩腿的长度方向布置的多层支撑单元，每层所述支撑单元包括多个水平撑杆单元和多个斜撑杆单元，每层所述支撑单元中的水平撑杆单元位于同一水平面上，每个所述水平撑杆单元包括垂直连接于相邻的两根所述弦杆之间的水平撑杆，每个所述斜撑杆单元包括第一斜撑杆、第二斜撑杆和第三斜撑杆，所述多层支撑单元包括第一支撑单元和第二支撑单元，所述第一支撑单元和所述第二支撑单元为所述多层支撑单元中任意相邻的两层支撑单元，位于相同的两根所述弦杆之间的所述第一支撑单元和所述第二支撑单元的水平撑杆单元和斜撑杆单元按照以下方式布置：所述第一支撑单元的第一斜撑杆的一端固定在与所述第一支撑单元的水平撑杆的一端连接的所述弦杆上，所述第一支撑单元的第一斜撑杆的另一端固定在与所述第二支撑单元的水平撑杆的另一端连接的所述弦杆上，所述第一支撑单元的第二斜撑杆的一端固定在与所述第一支撑单元的水平撑杆的所述另一端连接的所述弦杆上，所述第一支撑单元的第二斜撑杆的另一端固定在所述第一支撑单元的第一斜撑杆的中点上，所述第一支撑单元的第三斜撑杆的一端固定在所述第一支撑单元的第一斜撑杆的中点上，所述第一支撑单元的第三斜撑杆的另一端固定在与所述第二支撑单元的水平撑杆的所述一端连接的所述弦杆上，且所述第一支撑单元的第一斜撑杆、第二斜撑杆和第三斜撑杆组成X型，所述第二支撑单元的结构与所述第一支撑单元的结构相同。

[0006]

具体地，所述第二斜撑杆的长度等于所述第三斜撑杆的长度。

[0009] 进一步地，所述第二斜撑杆的另一端固定在所述第一斜撑杆的中心，所述第三斜

[0008]

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说 明 书

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撑杆的另一端固定在所述第一斜撑杆的中心。[0010] 进一步地，所述第一斜撑杆与所述第二斜撑杆之间的夹角α的角度为：90°＜α＜180°。

[0011] 优选地，所述第一斜撑杆与所述第二斜撑杆之间的夹角α的角度为：100°＜α＜130°。

[0012] 具体地，所述弦杆三根。[0013] 进一步地，三根所述弦杆等距布置。[0014] 进一步地，每层所述支撑单元还包括三根内撑杆，每根所述内撑杆的两端分别固定在两个相邻的所述水平撑杆单元上，位于同一所述水平撑杆单元上的两个所述内撑杆之间的最小距离e为：10cm＜e＜0.6D，其中，D为相邻两个所述弦杆之间的距离。[0015] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例提供的桁架式桩腿包括沿桁架式桩腿的长度方向布置的多层支撑单元，每层支撑单元包括多个水平撑杆单元和多个斜撑杆单元，多个水平撑杆单元和多个斜撑杆单元能够构成稳定的结构，使桁架式桩腿能够抵抗风浪流的能力增强，且桁架式桩腿在风浪中的摆动较小，使得桁架式桩腿能够具有较好的稳定性能。附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使

用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0017] 图1是本发明实施例提供的桁架式桩腿的结构示意图；

[0018] 图2是本发明实施例提供的桁架式桩腿的横截面结构示意图；[0019] 图3是本发明实施例提供的图2的局部放大图。

[0016]

具体实施方式

[0020] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。[0021] 实施例

[0022] 本发明实施例提供了一种桁架式桩腿，如图1所示，该桁架式桩腿包括至少三根竖直布置的弦杆1，至少三根弦杆1不在同一平面内，该桁架式桩腿还包括沿桁架式桩腿的长度方向X布置的多层支撑单元，每层支撑单元包括多个水平撑杆单元和多个斜撑杆单元，每层支撑单元中的水平撑杆单元位于同一水平面上，每个水平撑杆单元包括垂直连接于相邻的两根弦杆1之间的水平撑杆，每个斜撑杆单元包括第一斜撑杆、第二斜撑杆和第三斜撑杆。

[0023] 多层支撑单元包括第一支撑单元2和第二支撑单元4，第一支撑单元2和第二支撑单元4为多层支撑单元中任意相邻的两层支撑单元，位于相同的两根弦杆1之间的第一支撑单元2和第二支撑单元4的水平撑杆单元和斜撑杆单元按照以下方式布置：第一支撑单元2的第一斜撑杆3a的一端固定在与第一支撑单元2的水平撑杆2a的一端21a连接的弦

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说 明 书

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杆1上，第一支撑单元2的第一斜撑杆3a的另一端固定在与第二支撑单元4的水平撑杆4a的另一端22b连接的弦杆1上，第一支撑单元2的第二斜撑杆3b的一端固定在与第一支撑单元2的水平撑杆2a的另一端22a连接的弦杆1上，第一支撑单元2的第二斜撑杆3b的另一端固定在第一支撑单元2的第一斜撑杆3a的中点上，第一支撑单元2的第三斜撑杆3c的一端固定在第一支撑单元2的第一斜撑杆3a的中点上，第一支撑单元2的第三斜撑杆3c的另一端固定在与第二支撑单元4的水平撑杆4a的一端21b连接的弦杆1上，且第一支撑单元2的第一斜撑杆3a、第二斜撑杆3b和第三斜撑杆3c组成X型，第二支撑单元4的结构与第一支撑单元2的结构相同。其中可以将第一支撑单元2的第一斜撑杆3a与第一支撑单元2的水平撑杆3a相抵布置用于增加桁架式桩腿的稳定性，同理，第一支撑单元2的第二斜撑杆3b和第三斜撑杆3c也可以参见上述方式进行布置。[0024] 具体地，该第二支撑单元4的结构为：第二支撑单元4的第一斜撑杆5a的一端固定在与第二支撑单元4的水平撑杆4a的一端21b连接的弦杆1上，第二支撑单元4的第一斜撑杆5a的另一端固定在与下一个第一支撑单元的水平撑杆的另一端22c连接的弦杆1上，第二支撑单元4的第二斜撑杆5b的一端固定在与第二支撑单元4的水平撑杆4a的另一端22b连接的弦杆1上，第二支撑单元4的第二斜撑杆5b的另一端固定在第二支撑单元4的第一斜撑杆5a的中点上，第二支撑单元4的第三斜撑杆5c的一端固定在第二支撑单元4的第一斜撑杆5a的中点上，第二支撑单元4的第三斜撑杆5c的另一端固定在与下一个第一支撑单元的水平撑杆的一端21c连接的弦杆1上，且第二支撑单元4的第一斜撑杆5a、第二斜撑杆5b和第三斜撑杆5c组成X型。[0025] 具体地，第一支撑单元2的第二斜撑杆3b的长度等于第一支撑单元2的第三斜撑杆3c的长度，第二支撑单元4的第二斜撑杆5b的长度等于第二支撑单元4的第三斜撑杆5c的长度。

[0026] 进一步地，第二斜撑杆3b的另一端固定在第一斜撑杆3a的中心，第三斜撑杆3c的另一端固定在第一斜撑杆3a的中心。[0027] 进一步地，第一支撑单元2第一斜撑杆3a与第一支撑单元2第二斜撑杆3b之间的夹角α的角度为：90°＜α＜180°，第二支撑单元4的第一斜撑杆5a与第二支撑单元4的第二斜撑杆5b之间的夹角α的角度为：90°＜α＜180°。[0028] 优选地，第一支撑单元2第一斜撑杆3a与第一支撑单元2第二斜撑杆3b之间的夹角α的角度为：100°＜α＜130°，第二支撑单元4第一斜撑杆5a与第二支撑单元4第二斜撑杆5b之间的夹角α的角度为：100°＜α＜130°。设置该角度能够保证桁架式桩腿的具有较好的稳定性。[0029] 具体地，弦杆1可以为三根。[0030] 进一步地，三根弦杆1等距布置。三根弦杆1可以布置成正三角柱型，该结构能够保证桁架式桩腿的具有较好的稳定性。[0031] 进一步地，在图2中介绍了本发明实施例提供的内撑杆4结构，在图3中介绍了位于同一水平撑杆单元上的两个内撑杆4之间的最小距离e，如图2和图3所示，每层支撑单元还包括三根内撑杆4，每根内撑杆4的两端分别固定在两个相邻的水平撑杆单元上，位于同一水平撑杆单元上的两个内撑杆4之间的最小距离e为：10cm＜e＜0.6D，其中，D为相邻两个弦杆1之间的距离。三根内撑杆4可以保证桩腿整体横向刚度。最小距离e大于

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10cm，可以保证两个内撑杆4与水平撑杆单元之间的焊缝不影响桁架式桩腿的稳定性，同时，最小距离e小于0.6D用于保证桁架式桩腿的稳定性。

[0032] 本发明实施例提供的桁架式桩腿包括沿桁架式桩腿的长度方向布置的多层支撑单元，每层支撑单元包括多个水平撑杆单元和多个斜撑杆单元，多个水平撑杆单元和多个斜撑杆单元能够构成稳定的结构，使桁架式桩腿能够抵抗风浪流的能力增强，且桁架式桩腿在风浪中的摆动较小，使得桁架式桩腿能够具有较好的稳定性能，同时，该桁架式桩腿的焊接工艺性强，节点的抗疲劳能力强。

[0033] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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图2

图3

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