环境模块3——创新设计
系泊系统
系泊(或站位保持)系统用于通过在波浪和其他动力作用(如漂流)下将浮式结构物保持在适当位置,从而将浮式结构物固定到桥墩或码头上。系泊可防止水平运动,并在一定程度上防止垂直运动。经常分析系泊系统对浮式结构物水弹性行为的影响。操作条件和环境因素(如波浪、风力和深度)决定了要选择的系泊系统类型。最常见的系泊方法包括海豚式框架导轨、锚链/缆绳、墩墙、系泊桩、张力腿和无颠簸系泊·
连接系统
连接系统的主要考虑因素包括需要满足满足满足操作条件、结构强度、适用性、耐久性和安全标准的结构要求。当浮筒互锁时,连接系统确保足够的强度和与浮式平台的刚性连接,但应易于拆卸和重新配置。这些浮筒通过一个浮动角接头在角部连接,并沿着带有侧接头的配合边缘连接(五个沿较长边缘,两个沿较短边缘)。这些由高强度钢制成,设计用于承受人员移动和波浪运动产生的重型静载荷和动态力。拐角连接系统利用平台的整个深度,包括每个浮筒拐角处的阳构件和4 m×4 m菱形浮动连接器单元的阴构件。为了连接五个浮筒部分,每个部分总共使用52根PC杆(直径36 mm),如图7a所示。图7b显示了由潜水员制作的海上第一次连接的草图。在止水后,使用PC棒进行第二次连接。施工期间使用的P形密封胶如图7c所示
石油开采
新一代半潜式平台非常大且高,总重约为20000–30000吨,配备有高压泵、大量高流量固体控制装置、大口径钻杆、双泥浆系统(具有15000 bbl以上的泥浆池容量)和自动管道处理。大多数都是动态定位的,利用超过40000千瓦的发电厂,并拥有1000米钩载和双活动或重要离线活动固定式和潜水式海上钻机的另一种替代方案是在半潜式钻机发明之前设计的,即自升式钻机。这是一种浮式船体,具有许多支腿,可在所需位置降低。由于其浮式平台,它可以非常容易地拖到该位置。自其问世以来,超过490艘自升式钻井平台已经建成。随着石油生产越来越深入,使用管道将产品输送到海岸变得越来越困难。石油必须不断储存在储罐中或运输。因此,FPSO(浮式生产、储存和卸载)装置被使用 Kamigoto白岛基底水深-27.0 M-25 M荷载条件(压载或半压载)重现期20年风速44米/秒44米/秒波浪H1/3=0.32–0.70米T1/3=10–13秒H1/3=0.20–0.25米T1/3=8–17.5秒装载条件(半载或满载)重现期100年风速51米/秒51米/秒波浪H1/3=0.38–0.95米T1/3=10–13秒H1/3=0.25–0.30米T1/3=8–17.5秒 ·系泊系统2目标船东区:5000克/吨。西区:600克/吨。泊位深度东侧:-6.0米西侧:-4.0米靠泊速度 0.15米/秒均布载荷4.9千牛/平方米 潮位Mx.H.H.W.L.:C.D.L.+4.61米,H.W.L.:C.D.L.+3.80米, L.W.L.:C.D.L.+0.10米,Mi.L.L.W.L.:C.D.L.-0.43米风正常情况:V10=10米/秒 极端条件:V10=42米/秒波动方向:SSE-SSW 正常情况:H1/3=0.5米,=2.5秒T1/3 极端条件:H1/3=1.1米,=4.2秒T1/3现在的正常情况:0.2米/秒, 极端条件:0.5米/秒土壤粘性土 海豚式系泊
风力发电机
项目规格风力涡轮机SUBARU22/100(顺风型)额定功率(kW)100转子转速(rpm)18–72切入风速(m/s)3–4切出风速(m/s)20额定风速7.5 m/s(功率限制为40 kW时)翅片尺寸0.475米(宽)920米(高)翅片数4系泊链公称直径56毫米(3级)9 3混凝土沉降器空气中的重量:200 tf 9 2燕尾锚空气中的重量:10 tf 9 1 我们的整体结构表现为“水母”的造型,城市周围加以初级保护,上层设有保护罩(密封),底部是类似触手的刚性软外体,子结构以“自由移动”为核心理念,只有在特定情况下将所有结构合并(比如遇到危险时下潜)
材料
在过去,最成功的浮式结构物材料是硫化橡胶。它们更轻,更容易移动,也更容易修理和更换。对于承载重荷载的大型结构,采用了木材和帆布。但它们已经过时,今天很少使用。目前,最常用的材料是钢、混凝土、钢-混凝土复合材料、高级混凝土和塑料。由于混凝土的水密性对于避免或限制钢筋腐蚀非常重要,因此应使用水密混凝土或海上混凝土。含有粉煤灰和硅粉的高性能混凝土最适合于腐蚀性盐水(Hosam等人,2010)。世界上最长的浮桥是由专门的钢筋混凝土制成的。西雅图的常青点浮桥是目前最长的浮桥,使用了近25万吨混凝土。只有在浮筒干燥时,即在其施工和运输期间,才考虑蠕变和收缩的影响,因此,一旦浮筒下水,则不考虑蠕变和收缩的影响。例如,在Evergreen Point大桥中,为了保持浮筒的结构完整性,在浇筑浮筒壁时,浮筒底板被重新加热,以便两个构件可以一起冷却和收缩,使其“几乎防裂”(SR520计划,华盛顿州运输部)。钢的强度、重量轻和柔韧性使其成为浮式结构物的理想材料。所用钢材必须符合相应的标准规范(如1999年《港口和港口设施技术标准和评论》)。位于新加坡滨海湾的世界上最大的浮式平台是长120米,宽83米,深1.2米。它由15个独立的钢浮筒组成,顶部12 mm厚,底部8 mm厚,通过钢销固定的菱形连接器相互连接(Koh和Lim 2008)。浮筒单元易于携带,可重新配置为所需形状,这可归因于钢的重量轻。高密度聚乙烯(HDPE)等材料也是最近出现的有前途的材料。高密度聚乙烯(HDPE)坚固、耐用、耐光和抗紫外线,因此非常适合长期使用。HDPE广泛用于码头、码头、私人船只和喷气式飞机的停车场以及人行道。新加坡蓬戈尔的浮动湿地由蜂窝状HDPE模块组装而成
灵活
浮式结构物可以很容易地重新定位并重新组装成新的预期建造形式。浮式结构物的模块化特性还提供了其固有的灵活性和灵活性的优越优势
低能耗
在深水或软海床条件下进行的填海工程成本效益较低。这样的条件需要使用重要的基础工程来充分地将荷载传递给深硬性岩石。相反,浮动结构需要更少的基础工程,这取决于锚泊系泊系统。自由浮力负责重力载荷。
安全
浮式结构物的系泊系统允许结构物随着海平面的变化自由垂直移动,以适应不同的有效载荷。因此,浮式构筑物的表面与水面保持恒定的距离。这在码头、码头和码头等设施中尤其可取,因为在潮汐变化较大的情况下,船只的停泊会出现问题。由于浮式结构物本质上是基础隔离的,因此可以保护其免受地震冲击,从而为浮在水体表面的人员和结构物提供更高的安全性。例如,神户的浮式码头(见图2),一个连接神户和神户港口岛的高速穿梭船码头,在1995年阪神大地震中没有受到损坏,该地震的震级为里氏7.2级。部署和基础隔离的固有灵活性使浮式结构成为地震条件下应急基础的理想选择,后续地震可能会影响灾难现场。
环境友好
浮式结构物对环境的破坏性较小,特别是如果它们的脚印设计有足够的切口,以允许阳光穿透海洋表面以下。填海工程破坏了其足迹下的直接海洋生态,并可能扰乱洋流或增加沉积,对邻近沿海环境造成意外影响。
额外空间
浮式装置通常是水密隔室的集合。如果由于环境或结构要求,浮式结构物具有相当大的深度,则可重新设计这些水密隔室,以打开额外的地板空间。这些内部空间可以重新建模并用作停车场、办公室和储藏室。