一种可拆卸式桩腿的制作方法

本发明涉及自升式海洋平台的齿轮齿条升降机构领域，特别涉及一种可拆卸式桩腿。

背景技术：

自升式海洋平台的升降机构包括插销式升降机构和齿轮齿条升降机构。桩腿是自升式海洋平台上作业的唯一支撑，桩腿在海洋作业时插入海底，是保证自升式海洋平台安全的关键。

随着自升式海洋平台服务的多样化发展，无论是在拖航、浮态起重还是穿越桥梁等工况中，均需要桩腿能够进行拆卸，以适应上述工况的需求。现有的插销式升降机构的桩腿在设计可拆卸结构时，将桩腿拆分为多段桩腿单元，相邻的两段桩腿单元之间通常采用法兰与螺栓组的方式进行连接。

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：

现有的桩腿单元之间的连接方式只适用于插销式升降机构的桩腿，由于齿轮齿条升降机构的桩腿上设置有齿条，因此，这样的连接方式并不适用于齿轮齿条升降机构的桩腿，即便采用法兰与螺栓组的方式进行连接，也会因为齿条处的连接不稳固，而降低自升式海洋平台的安全性。这使得齿条升降机构的桩腿不能拆卸，从而限制齿轮齿条升降机构的应用范围。

技术实现要素：

为了解决现有技术中齿条升降机构的桩腿不能拆卸的问题，本发明实施例提供了一种可拆卸式桩腿。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种可拆卸式桩腿，所述可拆卸式桩腿包括至少两段桩腿单元，所述至少两段桩腿单元包括：第一桩腿单元和第二桩腿单元，所述第一桩腿单元和所述第二桩腿单元为所述桩腿单元中任意相邻的两段桩腿单元，所述第一桩腿单元包括：多根第一齿条弦管和连接所述多根第一齿条弦管的第一撑杆，每根所述第一齿条弦管包括第一齿条和布置在所述第一齿条的两侧的第一半弦管和第二半弦管，所述第二桩腿单元包括：多根第二齿条弦管和连接所述多根第二齿条弦管的第二撑杆，每根所述第二齿条弦管包括第二齿条和布置在所述第二齿条的两侧的第三半弦管和第四半弦管，且所述第三半弦管与所述第一半弦管对应布置在所述第一齿条的同侧，所述第一齿条的端面的中部上开设有第一缺口，所述第二齿条的端面的中部上开设有第二缺口，所述第一缺口与所述第二缺口相对布置。

所述可拆卸式桩腿还包括连接所述第一桩腿单元和所述第二桩腿单元的连接单元，所述连接单元包括：抗剪块、第一夹板、第二夹板、第一锁紧件、第二锁紧件、第一楔形块和第二楔形块，所述抗剪块卡装在所述第一缺口和所述第二缺口内，所述第一夹板的第一端布置在所述第一半弦管与所述第一齿条围成的腔体内，所述第一夹板的第二端布置在所述第三半弦管与所述第二齿条围成的腔体内，且所述第一夹板的第一端与所述第一夹板的第二端为所述第一夹板相对的两端，所述第二夹板的第一端布置在所述第二半弦管和所述第一齿条围成的腔体内，所述第二夹板的第二端布置在所述第四半弦管和所述第二齿条围成的腔体内，且所述第二夹板的第一端与所述第二夹板的第二端为所述第二夹板相对的两端，所述第一夹板上对应所述抗剪块的位置开设有第一凹槽，所述第一楔形块布置在所述第一凹槽内并固定在所述第一齿条或所述第二齿条上，所述第二夹板上对应所述抗剪块的位置开设有第二凹槽，所述第二楔形块布置在所述第二凹槽内并固定在所述第一齿条或所述第二齿条上。

所述第一凹槽的顶部侧壁设置有第一斜面，所述第一楔形块上设置有与所述第一斜面相配合的第二斜面，所述第二凹槽的顶部侧壁设置有第三斜面，所述第二楔形块上设置有与所述第二斜面相配合的第四斜面。

所述第一锁紧件穿过所述第一半弦管、所述第一夹板、所述第一齿条、所述第二夹板与所述第三半弦管，并将所述第一半弦管、所述第一夹板、所述第一齿条、所述第二夹板与所述第三半弦管锁紧。

所述第二锁紧件穿过所述第二半弦管、所述第一夹板、所述第二齿条、所述第二夹板与所述第四半弦管连接，并将所述第二半弦管、所述第一夹板、所述第二齿条、所述第二夹板与所述第四半弦管锁紧。

具体地，所述第一斜面与第一弦管齿条的轴截面的夹角为6～30°，所述第三斜面与所述第一弦管齿条的轴截面的夹角为6～30°。

进一步地，所述第一斜面与第一弦管齿条的轴截面的夹角为11°，所述第三斜面与所述第一弦管齿条的轴截面的夹角为11°。

具体地，所述第一夹板的第一端的外沿设置有第一倒角，所述第二夹板的第一端的外沿设置有第二倒角。

具体地，所述第一缺口和所述第二缺口均为半圆形，所述抗剪块为与所述半圆形相匹配的圆柱体型。

具体地，所述第一缺口和所述第二缺口均为矩形，所述抗剪块为与所述矩形相匹配的立方体型。

具体地，所述第一锁紧件和所述第二锁紧件均为双头螺栓。

具体地，所述第一楔形块包括第一上部块体和第一下部块体，所述第一上部块体和所述第一下部块体沿所述第一齿条弦管的轴线的方向并排布置，所述第二斜面设置在所述第一上部块体上，所述第一下部块体为立方体型，所述第一上部块体固定在所述第一齿条上，所述第一下部块体固定在所述第二齿条上；所述第二楔形块包括第二上部块体和第二下部块体，所述第二上部块体和所述第二下部块体沿所述第一齿条弦管的轴线的方向并排布置，所述第四斜面设置在所述第二上部块体上，所述第二下部块体为立方体型，所述第二上部块体固定在所述第一齿条上，所述第二下部块体固定在所述第二齿条上。

进一步地，所述第一半弦管和所述第二半弦管的外壁上对应所述第一锁紧件处分别设置有第一加强板，所述第三半弦管和所述第四半弦管的外壁上对应所述第二锁紧件处分别设置有第二加强板。

具体地，所述第一半弦管与所述第一齿条之间设置有第一密封板，所述第二半弦管与所述第一齿条之间设置有第二密封板，所述第三半弦管与所述第二齿条之间设置有第三密封板，所述第四半弦管与所述第二齿条之间设置有第四密封板。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例提供了一种可拆卸式桩腿，通过在第一齿条的端面上开设有第一缺口，第二齿条的端面上开设有第二缺口，使抗剪块卡装在第一缺口与第二缺口内，将齿条分割成第一齿条和第二齿条后，在第一齿条和第二齿条的接触面上会存在剪力，抗剪块安装在第一缺口与第二缺口之间能够有效抵抗第一齿条和第二齿条之间的水平剪力，第一夹板和第二夹板分别通过第一楔形块和第二楔形块将抗剪块夹紧，使得第一桩腿单元和第二桩腿单元稳固地连接在一起，从而保证了可拆卸式桩腿的受力能力，同时，在第一楔形块和第三楔形块的顶部设置斜面，这样能够保证在可拆卸式桩腿拔桩过程中能够承受较大的拉力，从而保证了自升式海洋平台的安全性，扩大了齿轮齿条升降机构的应用范围。

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。

图1是本发明实施例提供的可拆卸式桩腿的主视结构示意图；

图2是本发明实施例提供的图1的剖视结构图；

图3是本发明实施例提供的连接单元与第二桩腿单元配合的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的连接单元与第一齿条和第二齿条配合的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的第一夹板与第一齿条装配的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的连接单元的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种第一楔形块和第二楔形块的结构示意图。

具体实施方式

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。

实施例

本发明实施例提供了一种可拆卸式桩腿，该可拆卸式桩腿包括至少两段桩腿单元。图1是本发明实施例提供的可拆卸式桩腿的主视结构示意图。如图1所示，该至少两段桩腿单元包括：第一桩腿单元1和第二桩腿单元2，第一桩腿单元1和第二桩腿单元2为桩腿单元中任意相邻的两段桩腿单元。

图2是本发明实施例提供的可拆卸式桩腿的剖视结构图。如图2所示，第一桩腿单元1包括：多根第一齿条弦管、第一齿条3和连接多根第一齿条弦管的第一撑杆(图中未示)，每根第一齿条弦管包括布置在第一齿条3的两侧的第一半弦管4和第二半弦管5。图3为本发明实施例提供的连接单元9与第二桩腿单元2配合的结构示意图。如图3所示，第二桩腿单元2包括：多根第二齿条弦管、第二齿条6和连接多根第二齿条弦管的第二撑杆，每根第二齿条弦管包括布置在第二齿条6的两侧的第三半弦管7和第四半弦管8，且第三半弦管7与第一半弦管3对应布置在第一齿条3的同侧。图4是本发明实施例提供的第一缺口3a和第二缺口6a的结构示意图。如图4所示，第一齿条3的端面的中部上开设有第一缺口3a，第二齿条6的端面的中部上开设有第二缺口6a，第一缺口3a与第二缺口6a相对布置。

该可拆卸式桩腿还包括连接第一桩腿单元1和第二桩腿单元2的连接单元9，该连接单元9包括：抗剪块10、第一夹板11、第二夹板12、第一锁紧件13、第二锁紧件14、第一楔形块15和第二楔形块16，抗剪块10卡装在第一缺口3a与第二缺口6a内。图5本发明实施例提供的第一夹板11与第一齿条3装配的结构示意图。如图5所示，第一夹板11的第一端布置在第一半弦管4与第一齿条3围成的腔体内，第一夹板11的第二端分别布置在第三半弦管7与第二齿条6围成的腔体内，且第一夹板11的第一端与第一夹板11的第二端为第一夹板11相对的两端。第二夹板12的第一端布置在第二半弦管5和第一齿条3围成的腔体内，第二夹板12的第二端布置在第四半弦管8和第二齿条6围成的腔体内，且第二夹板12的第一端与第二夹板12的第二端为第二夹板12相对的两端，第一夹板11上对应抗剪块10的位置开设有第一凹槽11a。图6为本发明实施例提供的连接单元9的结构示意图。如图6所示，第一楔形块15布置在第一凹槽11a内并固定在第一齿条3或第二齿条6上，第二夹板12上对应抗剪块10的位置开设有第二凹槽12a，第二楔形块16布置在第二凹槽12a内并固定在第一齿条3或第二齿条6上。具体地，在本实施例中，第一楔形块15和第二楔形块16可以均安装在第一齿条3上。在其它实施例中，第一楔形块15和第二楔形块16可以均安装在第二齿条6上，或者，第一楔形块15安装在第一齿条3上，第二楔形块16安装在第二齿条6上。

第一凹槽11a的顶部侧壁设置有第一斜面110a，第一楔形块15上设置有与第一斜面110a相配合的第二斜面，第二凹槽12a的顶部侧壁设置有第三斜面120a，第二楔形块16上设置有与第三斜面120a相配合的第四斜面。

第一锁紧件13穿过第一半弦管4、第一夹板11、第一齿条3、第二夹板12与第三半弦管7，并将第一半弦管4、第一夹板11、第一齿条3、第二夹板12和第三半弦管7锁紧。第二锁紧件14穿过第二半弦管5、第一夹板11、第二齿条6、第二夹板12与第四半弦管8，并将第二半弦管5、第一夹板11、第二齿条6、第二夹板12与第四半弦管8锁紧。在本实施例中，第一夹板11和第二夹板12均可以为锻造夹板，锻造夹板的受力能力更强，在本实施例中，抗剪块10可以通过锻造而成。

具体地，第一斜面110a与第一弦管齿条的轴截面的夹角a为6～30°，第三斜面120a与第一弦管齿条的轴截面的夹角b为6～30°。这样的角度布置能够在拔桩作业时，将第一斜面110a与第二斜面之间的作用力分解为一个较小的水平力和竖直力，该竖直力能够和第二楔形块15b与第一凹槽11a接触面之间产生的力平衡，从而在拔桩过程将拔桩的主动拉动传递至第二桩腿单元2，这样能够避免连接单元9承受较大的拉力。

优选地，第一斜面110a与第一弦管齿条的轴截面的夹角a为11°，第三斜面120a与第一弦管齿条的轴截面的夹角b为11°该角度能够保证可拆卸桩腿承受的拉力最大。

具体地，第一夹板11的第一端外沿设置有第一倒角11b，第二夹板12的第一端外沿设置有第二倒角12b。设置第一倒角11b和第二倒角12b，方便第一桩腿单元1和第二桩腿单元2的对接。当第二桩腿单元2与第一桩腿单元1对接时，第一倒角11b和第二倒角12b能够利于第一桩腿单元1的套入。

具体地，在本实施例中，第一缺口3a和第二缺口6a均可以为矩形，抗剪块10为与矩形相匹配的立方体型。这样的布置使得抗剪块10的安装更稳固，避免抗剪块10在第一缺口3a和第二缺口6a内滑动。

具体地，在其它实施例中，第一缺口3a和第二缺口6a均可以为半圆形，抗剪块10为与半圆形相匹配的圆柱体型。这样布置使得抗剪块10的安装更方便。

具体地，第一锁紧件13和第二锁紧件14均为双头螺栓。在本实施例中，第一锁紧件13包括四个所述双头螺栓，第二锁紧件14包括四个所述双头螺栓。由于第一锁紧件13和第二锁紧件14为易损件，需要经常更换，且双头螺栓使用广泛且成本低，因此，将第一锁紧件13和第二锁紧件14设置为双头螺栓能够降低可拆卸式桩腿的加工及使用成本。

进一步地，第一半弦管4和第二半弦管5的外壁上对应第一锁紧件13处分别设置有第一加强板21，第三半弦管7和第四半弦管8的外壁上对应第二锁紧件14处分别设置有第二加强板22。安装第一锁紧件13时，需要在第一半弦管4和第二半弦管5的外壁处开孔，开孔会降低第一半弦管4和第二半弦管5的受力强度，设置第一加强板21能够弥补因开孔而削弱第一半弦管4和第二半弦管5的受力强度，使得第一半弦管4和第二半弦管5具有较好的受力能力。同理，安装第二锁紧件14时，需要在第三半弦管7和第四半弦管8的外壁处开孔，开孔会降低第三半弦管7和第四半弦管8的受力强度，设置第二加强板22能够弥补因开孔而削弱第三半弦管7和第四半弦管8的受力强度，使得第三半弦管7和第四半弦管8具有较好的受力能力。

进一步地，第一加强板21上设置有第一平面，第一锁紧件13安装在第一平面上，第二加强板22上设置有第二平面，第二锁紧件14安装在第二平面上。设置第一平面和第二平面是为了便于安装第一锁紧件13和第二锁紧件14。

优选地，如图6所示，作为本实施例的优选方式，第一楔形块15包括第一上部块体15a和第一下部块体15b，第一上部块体15a和第一下部块体15b沿第一齿条弦管的轴线的方向并排布置，第二斜面设置在第一上部块体15a上，第一下部块体15b为立方体型，第一上部块体15a固定在第一齿条3上，第一下部块体15b固定在第二齿条6上；第二楔形块16包括第二上部块体16a和第二下部块体16b，第二上部块体16a和第二下部块体16b沿第一齿条弦管的轴线的方向并排布置，第四斜面设置在第二上部块体16a上，第二下部块体16b为立方体型，第二上部块体16a固定在第一齿条3上，第二下部块体16a固定在第二齿条6上。固定方式可以为焊接，将第一楔形块15分割为第一上部块体15a和第一下部块体15b，并将第一上部块体15a和第一下部块体15b分别固定在第一齿条3和第二齿条6上，将第二上部块体16a和第二下部块体16b分别固定在第一齿条3和第二齿条6上，这样能够便于使用者拆卸、安装、观察抗剪块10，且拆卸后的第一桩腿单元1底部为平面更便于放置。

图7为本发明实施例提供的另一种第一楔形块15和第二楔形块16的结构示意图。作为本发明实施例的另一种实现方式，该第一楔形块15和两个第二楔形块16的结构如图7所示，第一凹槽11a沿垂直于第一齿条弦管的轴线的方向从第一夹板11的一边延伸至第一夹板11的另一边，第一楔形块15为两个，两个第一楔形块15沿着第一半弦管4的轴向方向并排布置并分别固定在第一齿条3和第二齿条6上，第一凹槽11a的底部侧壁设置有第五斜面111a，第一楔形块15的底部设置有与第五斜面111a相配合的第六斜面，第二凹槽12a沿垂直于第一齿条弦管的轴线的方向从第二夹板12的一边延伸至第二夹板12的另一边，第二楔形块16为两个，两个第二楔形块16沿着第一半弦管4的轴向方向并排布置并分别固定在第一齿条3和第二齿条6上，第二凹槽12a的底部侧壁设置有第七斜面121a，第二楔形块16的底部设置有与第七斜面121a相配合的第八斜面。设置第五斜面111a和第七斜面121a能够将作用在第五斜面111a和第七斜面121a上的力分解，用于平衡第一斜面110a和第三斜面120a产生的竖直方向的力。此外，设置成斜面能够弥补加工误差，从而使第一凹槽11a与第一楔形块15能够紧密地接触，第二凹槽12a与第二楔形块16能够紧密地接触。

具体地，第五斜面111a与第一弦管齿条的轴截面的夹角c为6～30°，第七斜面121a与第一弦管齿条的轴截面的夹角d为6～30°。这样的角度布置能够在拔桩作业时，第五斜面111a与第六斜面之间的作用力分解为一个较小的水平力和竖直力，该竖直力能够和第二楔形块15与第一凹槽11a接触面之间产生的力平衡，从而在拔桩过程将拔桩的主动拉动传递至第二桩腿单元2，这样能够避免连接单元9承受较大的拉力。

优选地，第五斜面111a与第一弦管齿条的轴截面的夹角c为11°，第七斜面121a与第一弦管齿条的轴截面的夹角d为11°该角度能够保证可拆卸桩腿承受的拉力最大。

具体地，第一夹板11的外壁形状分别与对应的第一半弦管4和第三半弦管7的内壁形状相配合，第二夹板12的外壁形状分别与对应的第二半弦管5和第四半弦管8的内壁形状相配合。这样设置能够将第一夹板11固定在第一半弦管4和第三半弦管7内，将第二夹板12固定在第二半弦管5和第四半弦管8内，使第一夹板11和第二夹板12能够更好地固定第一齿条3和第二齿条6。在本实施例中，第一半弦管4和第二半弦管5的截面均可以为半圆形，此外，在其它实施了中，该第一半弦管4和第二半弦管5还可以为v形或矩形。

具体地，如图6所示，第一半弦管4与第一齿条3之间设置有第一密封板17，第二半弦管5与第一齿条3之间设置有第二密封板18，第三半弦管7与第二齿条6之间设置有第三密封板19，第四半弦管8与第二齿条6之间设置有第四密封板20。设置第一密封板17、第二密封板18、第三密封板19和第四密封板20能够防止海水进入可拆卸式桩腿内部，避免因海水进入而引起连接单元9生锈，从而提高了可拆卸式桩腿的使用寿命。相应的，第一密封板17的形状与第一半弦管4与第一齿条3围成的腔体内的形状相配合，可以为半圆形、三角型或矩形；第二密封板18的形状与第二半弦管5与第一齿条3围成的腔体内的形状相配合，可以为半圆形、三角型或矩形；第三密封板19的形状与第三半弦管7与第二齿条6围成的腔体内的形状相配合，可以为半圆形、三角型或矩形；第四密封板20的形状与第四半弦管8与第二齿条6围成的腔体内的形状相配合，可以为半圆形、三角型或矩形。在本实施例，第一密封板17、第二密封板18、第三密封板19和第四密封板20的材质可以与第一半弦管4的材质相同，在本实施例中，第一半弦管4、第二半弦管5、第三半弦管7和第四半弦管8均可以为eh36钢材料。同时，第一密封板17、第二密封板18、第三密封板19和第四密封板20可以采用焊接的方式进行固定。

下面简单介绍一下本发明实施例提供的可拆卸式桩腿的安装过程：

当第一桩腿单元1和第二桩腿单元2准备对接时，把抗剪块10布置于第二缺口6a内，将第一夹板11和第二夹板12布置在抗剪块10的左右两侧，并使第一楔形块15a和第二楔形块15b对应布置在第一凹槽11a内，通过调整第一斜面110a与第二斜面的位置关系，使得第一夹板11能够压在第一楔形块15上，安装第二锁紧件14，并使第一楔形块15对应布置在第二凹槽12a内，通过调整第三斜面120a与第四斜面的位置关系，使得第二夹板12能够压在第二楔形块16上，最终通过锁紧第二锁紧件14使第二半弦管5、第一夹板11、第二夹板12与第四半弦管8通过第二锁紧件14夹住第二齿条6，将第一桩腿单元1吊装到位，使抗剪块10布置于第一缺口3a内，安装第一锁紧件13并旋紧第一锁紧件13，使第一半弦管4、第一夹板11、第二夹板12、第三半弦管7通过第一锁紧件13分别夹住第一齿条3，同时进一步旋紧第一锁紧件13和第二锁紧件14，使第一锁紧件13和第二锁紧件14锁死，从而使第一夹板11和第二夹板12均贴合第一齿条3和第二齿条6布置，进而通过连接单元9使可拆卸式桩腿能够具有良好的受力能力，当可拆卸式桩腿包括两个以上桩腿单元时，均按照上述的安装过程进行安装即可。

本发明实施例提供了一种可拆卸式桩腿，通过在第一齿条的端面上开设有第一缺口，第二齿条的端面上开设有第二缺口，使抗剪块卡装在第一缺口与第二缺口内，抗剪块能够有效抵抗第一桩腿单元和第二桩腿单元存在的剪力，第一夹板和第二夹板分别通过第一楔形块和第二楔形块将抗剪块夹紧，使得第一桩腿单元和第二桩腿单元的稳固地连接在一起，从而保证了可拆卸式桩腿的受力能力，同时，在第一楔形块和第三楔形块的顶部设置斜面，这样能够保证在可拆卸式桩腿拔桩过程中能够承受较大的拉力，而且还能保证第一凹槽与第一楔形块紧密接触，第二凹槽与第二楔形块紧密接触，从而保证了自升式海洋平台的安全性，扩大了齿轮齿条升降机构的应用范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。