一种沉管运输船的支墩及沉管运输船的制作方法

1.本发明涉及沉管隧道运输技术领域，特别涉及一种沉管运输船的支墩及沉管运输船。


背景技术：

2.在水域沉管施工过程中，常采用半浅驳一类的运输船来运输沉管。
3.沉箱、沉管等搬运至运输驳船后，需放置在支墩上。现有技术中常采用木质或混凝土支墩，由于沉箱本身刚度较大而底面尺寸较小，内部还设有隔仓结构，使用半潜驳运输时，半潜驳承重会产生一定的挠度变形，但船舶在沉箱范围内的变形很小，因此，使用简单的木方支垫即可确保沉箱结构的安全。沉管为钢筋混凝土结构，其重量较大，跨度也较大，可达到80m，且内部无其他加强结构，在运输的过程中，沉管范围内的船舶变形会达到5-7cm，如若采用常规的木质或混凝土支墩，管节受力点会随着驳船变形而发生变化，从而导致管节受力不均，容易出现裂痕。并且半潜驳在航行的过程中，易受风浪的影响发生横摇或纵摇，沉管与支墩的剪切力较大，常规支墩的剪切变形难以满足要求且会将船体的震动直接传递给沉管。
4.现有技术橡胶支垫，在一定程度上可以克服半潜驳运输大型混凝土构件时，因船体与混凝土刚度差异性导致的混凝土构件应力过大、开裂或结构遭到破坏的情况，提供充分的形变消除船体变形对大型混凝土构件的影响。但是由于橡胶材料的特性，其本身的抗剪能力较弱，运输过程中如果遭遇较大的风浪，在船舶本身产生较大的纵向或者横向加速度时，橡胶会因承受较大的水平剪力遭到破坏。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术中的沉管在采用半浅驳运输时，现有的支墩容易导致管节受力不均、出现裂痕，且剪切变形难以满足要求甚至会遭到破坏的上述不足，提供一种沉管运输船的支墩及沉管运输船。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：一种沉管运输船的支墩，包含槽型结构的底座，所述底座的槽口处设有支撑平台，所述支撑平台顶面高于所述底座顶面，所述支撑平台的底部通过底支撑连接于所述底座的槽底，所述支撑平台的侧面通过至少三个侧支撑连接于所述底座的侧壁，所述底座、底支撑和侧支撑均为橡胶构件，所述支撑平台为钢制构件。
7.采用本发明所述的一种沉管运输船的支墩，在运输大型混凝土构件过程中，通过顶部的钢制支撑平台，将所受的竖向压力和水平力传递至橡胶构件的底座、底支撑和侧支撑，所述底支撑承受竖向压力，用于抵抗竖向移动，四周的所述侧支撑用于抵抗因船体导致的横向移动的水平力，所述底支撑和侧支撑分别对所述底座的底部和四周的作用力主要也为压力，使所述支撑平台能够在水平方向的全方向上和竖向方向上受到约束和限位，有效将传统作用在支墩形式上的水平剪切力转化为由支墩侧向橡胶承受压力，完美利用了橡胶
受压强度高、抗剪强度低的缺点，有效适应船舶在起浮、运输和下潜过程中的变形，能够抵抗较大的水平荷载和竖向荷载，且具有缓冲作用，不易损坏，避免将船体的震动直接传递给沉管，避免管节受力不均而出现裂痕。
8.本结构可根据在半潜驳上不同位置的变形量分别调整对应位置的支墩各部分的刚度曲线，以保证沉管均匀受力且保持基本水平。
9.优选的，所述侧支撑与对应侧壁相互垂直。
10.尽量使二者之间传递的是压力，减少所述侧支撑和侧壁之间接触面的剪切力或者摩擦力，避免导致接触面之间的栓接遭到破坏。
11.进一步优选的，所述底座为四棱槽型结构，所述侧支撑倾斜设置，所述侧支撑连接所述支撑平台的一端高于连接所述底座的一端，所述支撑平台的侧面通过四个所述侧支撑连接于所述底座的对应侧壁。
12.进一步优选的，所述底座的横截面呈矩形。
13.便于根据船舶纵向和横向设置不同的尺寸。
14.进一步优选的，所述底座的侧壁与竖直方向的夹角为15-20
°
。
15.避免所述侧支撑的倾斜程度过大，利于使所述侧支撑更趋近水平方向设置，便于传递水平力而非剪力。
16.进一步优选的，所述支撑平台包含上平台和下平台，所述上平台和下平台均为空心的四棱台结构，所述上平台和下平台的横截面均呈矩形，所述上平台内设有加劲板，所述上平台的顶面尺寸大于其底面尺寸，所述下平台的顶面尺寸大于其底面尺寸，所述上平台的侧面的斜率大于所述下平台的侧面的斜率。
17.采用上述设置方式，便于适配所述底座的形状，所述上平台和下平台的长宽方向均对应所述底座的长宽方向，利于增大所述上平台与沉管的接触面积，便于支撑，而所述下平台进一步避免传递给所述侧支撑的力为剪力，同时方便连接所述侧支撑，利于缩小支墩的整体尺寸。
18.进一步优选的，所述支撑平台的壁厚为20-25mm。
19.优选的，所述底座为空心结构，所述底座内间隔设有若干个肋板，所述底座底面的所述肋板呈网格形状。
20.进一步优选的，所述底座的壁厚为10-12mm，所述肋板的厚度为8-10mm。
21.优选的，所述侧支撑的刚度大于所述底支撑的刚度。
22.更利于抵抗水平力。
23.一种沉管运输船，包含若干列如上述任一所述的沉管运输船的支墩，所述支墩分别用于支撑于沉管两侧的底部和沉管中部底部，所述支墩分别位于对应台车轨道的两侧。
24.采用本发明所述的一种沉管运输船，在运输大型混凝土构件过程中，支墩能够有效适应船舶在起浮、运输和下潜过程中的变形，能够抵抗较大的水平力和竖向力，且充分发挥橡胶压缩形变的特性，能够消除因船舶变形导致的沉管结构不均匀受力，抵消不均匀形变对沉管结构的影响，避免管节出现裂痕，提高运输环节的适应性，增加运输距离。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果：1、采用本发明所述的一种沉管运输船的支墩，能够将传统作用在支墩形式上的水平剪切力转化为由支墩侧向橡胶承受压力，完美利用了橡胶受压强度高、抗剪强度低的缺
点，有效适应船舶在起浮、运输和下潜过程中的变形，能够抵抗较大的水平荷载和竖向荷载，且具有缓冲作用，不易损坏，避免将船体的震动直接传递给沉管，避免管节受力不均而出现裂痕。
26.2、采用本发明所述的一种沉管运输船，在运输大型混凝土构件过程中，能够抵抗较大的水平力和竖向力，且充分发挥橡胶压缩形变的特性，能够消除因船舶变形导致的沉管结构不均匀受力，抵消不均匀形变对沉管结构的影响，避免管节出现裂痕，提高运输环节的适应性，增加运输距离。
27.附图说明：图1是实施例1中的一种沉管运输船的支墩的结构俯视图；图2是图1中a-a的结构剖视图；图3是图1中b-b的结构剖视图；图4是实施例2中的一种沉管运输船的断面图；图5是图4的局部放大图；图6是实施例2中的一种沉管运输船上的支墩的平面布置图。
28.图中标记：1-底座，11-肋板，2-支撑平台，31-底支撑，32-侧支撑，4-支墩，5-沉管。
具体实施方式
29.下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
30.实施例1如图1-3所示，本发明所述的一种沉管运输船的支墩，包含槽型结构的底座1，所述底座1的槽口处设有支撑平台2，所述支撑平台2顶面高于所述底座1顶面，所述支撑平台2的底部通过底支撑31连接于所述底座1的槽底，所述支撑平台2的侧面通过至少三个侧支撑32连接于所述底座1的侧壁，所述底座1、底支撑31和侧支撑32均为橡胶构件，所述支撑平台2为钢制构件。
31.具体的，并不限制所述底座1的槽型形状，亦可称为盆型结构，如所述底座1的横截面呈圆形、呈正多边形，所述侧支撑32的数量可对应设置，优选进行均匀分布，但并不限制每个侧壁均设置一个所述侧支撑32。所述侧支撑32分别与所述支撑平台2和底座1均可采用栓接的方式连接，连接更稳定，所述侧支撑32连接所述底座1一端的尺寸可大于连接所述支撑平台2一端的尺寸。所述侧支撑32的数量、具体尺寸根据设计需求进行确定。
32.优选的，所述侧支撑32与对应侧壁相互垂直，所述侧支撑32倾斜设置，所述侧支撑32连接所述支撑平台2的一端高于连接所述底座1的一端，如所述侧支撑32与水平面的夹角为25-40
°
，利于稳定支撑和限位，同时减少剪力的传递。
33.本实施例以所述底座1为四棱槽型结构为例，所述底座1的横截面呈矩形，所述支撑平台2的侧面通过四个所述侧支撑32连接于所述底座1的四个侧壁。由于所述侧支撑32倾斜向下设置，所述底座1的槽口尺寸则大于槽底尺寸。对应的，如所述侧支撑32水平设置，则所述底座1的侧壁竖直设置；所述侧支撑32如连接所述底座1一端较高，则所述底座1的槽口尺寸小于槽底尺寸。所述底座1的侧壁与竖直方向的夹角为15-20
°
，避免所述侧支撑32的倾
斜程度过大，利于使所述侧支撑32更趋近水平方向设置，便于传递水平力而非剪力，同时利于缩小结构尺寸。
34.所述支撑平台2并不限制需对应所述底座1的形状，优选对应所述底座1的槽型形状设计。如对应本实施例，所述支撑平台2宜呈倒立的四棱台结构，所述支撑平台2横截面也为矩形，其长宽方向分别对应所述底座1的长宽方向，所述支撑平台2包含上平台和下平台，所述上平台和下平台的纵断面均为梯形，但所述上平台的侧面的斜率小于所述下平台的侧面的斜率，利于增大所述上平台与沉管的接触面积，便于支撑，而所述下平台进一步避免传递给所述侧支撑32的力为剪力，同时方便连接所述侧支撑32，利于缩小支墩的整体尺寸。所述上平台和下平台均为空心结构，所述上平台内设有加劲板，所述上平台和下平台的壁厚均为20-25mm。所述上平台和下平台的结构高度可相同。
35.所述底座1为空心结构，所述空心结构中间隔设有若干个肋板11，位于侧壁的所述肋板11的沿水平方向设置，位于底面的所述肋板11呈网格形状，所述底座1的壁厚为10-12mm，所述肋板11的厚度为8-10mm。
36.所述侧支撑32的刚度大于所述底支撑31的刚度，以提高抵抗水平力和剪力的能力，利于提高结构寿命，保障管节运输安全，提升运输环境的适应性。
37.采用本发明所述的一种沉管运输船的支墩，能够将传统作用在支墩形式上的水平剪切力转化为由支墩侧向橡胶承受压力，完美利用了橡胶受压强度高、抗剪强度低的缺点，有效适应船舶在起浮、运输和下潜过程中的变形，能够抵抗较大的水平荷载和竖向荷载，且具有缓冲作用，不易损坏，避免将船体的震动直接传递给沉管，避免管节受力不均而出现裂痕。
38.实施例2本发明所述的一种沉管运输船，船体顶面设有若干列如实施例1所述的沉管运输船的支墩4，所述支墩4分别支撑于沉管5两侧的底部和中部的底部，所述支墩4分别位于对应台车轨道的两侧，所述支墩4根据变形需要设置高度，其下方可通过螺栓连接钢支架以满足所述沉管5的台车支撑高度。
39.具体的，如图4-6所示，共包含8列所述支墩4（由于支墩4较小，图6中未显示为虚线，仅用形状示意），同一列相邻两个所述支墩4如间隔2m布置，每列均沿所述沉管5通长布置，所述支墩4的长度方向沿船体的长度方向设置。
40.以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以的权利要求的保护范围为准。