1.本实用新型涉及海洋、结构工程领域，特别是涉及一种组合浮体结构单元。


背景技术：

2.近年来，国家大力发展海上风电，然而面临着近海台风风险和不利的海床条件挑战以及过渡水深海域挑战。深远海漂浮化是应对挑战的重要方式，而浮化平台结构多是钢筋混凝土和钢结构的形式。例如公布号为cn107487421a、公布日为2017.12.19的中国专利：可一次浇筑成型模块化拼接的无底板混凝土浮台，该专利公开了利用钢筋混凝土和钢结构形式的一体式浮台，但该种结构耐腐蚀性均较差，在海洋中或潮湿地等恶劣环境中容易腐蚀和退化。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种组合浮体结构单元，解决现有浮化平台结构在海洋中或潮湿地等恶劣环境中容易腐蚀和退化的问题。本实用新型具有壁薄、重量轻、承载力高、耐腐蚀性能好、施工安装方便等优点，减少了材料、模板、维修费用，可节约成本。
4.本实用新型的技术方案为：
5.一种组合浮体结构单元，包括frp外管、内置在frp外管内的中空不锈钢内管以及填充在frp外管和不锈钢内管之间的超高性能混凝土，且两端盖合有密封盖。
6.纤维增强复合材料(fibre
‑
reinforced polymer，简称frp)以其轻质、高强、耐腐蚀性、抗疲劳等优点，在海洋工程，结构工程中得到越来越多的应用；超高性能混凝土(ultra
‑
high performance concrete,简称uhpc)因其超高强度、高耐久性和高韧性等优点广泛应用于土木工程领域；不锈钢又称“不锈耐酸钢”，当不锈钢表面与腐蚀介质接触时，钢材所含的合金元素就会与腐蚀介质进行氧化还原反应，在钢材的表面形成一层很薄的氧化物薄膜，由此形成的氧化物薄膜能够有效地阻止不锈钢内的钢基体继续被腐蚀介质腐蚀，它具有超强的耐腐蚀性，塑形延性高，施工方便，环保可回收等优点。
7.本实用新型将frp、超高性能混凝土、不锈钢三种材料结合起来能充分发挥各自的优点，形成具有壁薄重量轻，承载力高，延性好，耐腐蚀性能好，施工安装方便等优点的浮体结构，从而减少材料、模板、维修费用，大大节约成本。
8.进一步，多个所述不锈钢内管在所述frp外管内沿水平方向间隔均匀设置，所述frp外管和多个所述不锈钢内管之间的间隙填充所述超高性能混凝土。
9.通过设置的若干个不锈钢内管，并在内管与外管之间的间隙填充有超高性能混凝土，使浮体结构单元形成多箱式结构，适应不同的应用场景，增强实用性。
10.进一步，所述不锈钢内管的外表面根据荷载设有多个剪力连接件。
11.进一步，所述剪力连接件包括带钉帽或不带钉帽的不锈钢剪力钉、开孔不锈钢板等形式的剪力连接键。
12.通过剪力连接件增强载荷能力和连接强度，从而使浮体结构单元的结构得到加
强，延长使用寿命和耐用性。
13.进一步，所述剪力连接件是通过焊接固定在所述不锈钢内管的外表面。
14.进一步，所述frp外管为预制缠绕管，采用碳纤维frp管或玻璃纤维frp管或玄武岩frp管。
15.进一步，浮体结构单元可以是长方体、圆柱体等空间几何体。
16.进一步，所述不锈钢内管可以采用304奥氏体不锈钢或316奥氏体不锈钢或2205双向体不锈钢；不锈钢内管也可以使用高强钢管代替。
17.进一步，所述密封盖为不锈钢盖板，所述密封盖与所述不锈钢内管通过四面围焊连接，并在所述超高性能混凝土与所述密封盖间的间隙作密封处理。
18.进一步，所述密封盖的周侧设有边沿板，所述密封盖将整个结构单元的端面进行覆盖，且周侧的边沿板延伸覆盖到所述frp外管的外表面。增强整体的盖合密封性，避免浮体结构单元的端面受到海水侵蚀，增强耐用性。
19.本实用新型的有益效果为：
20.本实用新型的组合浮体结构单元采用frp外管、不锈钢内管及在两管之间采用超高性能混凝土进行填充，增强了耐腐蚀性和结构强度，同时采用中空的不锈钢内管并在两端加盖密封盖，中空的容腔内的空气将使浮体结构单元增强浮力，同时减少了现有的浮力材料的填充，节约成本。本实用新型将frp、超高性能混凝土、不锈钢三种材料结合起来能充分发挥各自的优点，形成具有壁薄重量轻，承载力高，延性好，耐腐蚀性能好，施工安装方便等优点的浮体结构，从而减少材料、模板、维修费用，大大节约成本。
附图说明
21.图1是本实用新型组合浮体结构单元的结构示意图；
22.图2是组合浮体结构单元盖合有密封盖的结构示意图；
23.图3是两箱式组合浮体结构单元的结构示意图；
24.图4是三箱式组合浮体结构单元的结构示意图；
25.图5是多个单箱式组合浮体结构单元拼接的结构示意图；
26.图中：frp外管1、不锈钢内管2、超高性能混凝土3、密封盖4、剪力连接件5。
具体实施方式
27.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
28.实施例1：
29.纤维增强复合材料(fibre
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reinforced polymer，简称frp)以其轻质、高强、耐腐蚀性、抗疲劳等优点，在海洋工程，结构工程中得到越来越多的应用；超高性能混凝土(ultra
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high performance concrete,简称uhpc)因其超高强度、高耐久性和高韧性等优点广泛应用于土木工程领域；不锈钢又称“不锈耐酸钢”，当不锈钢表面与腐蚀介质接触时，钢材所含的合金元素就会与腐蚀介质进行氧化还原反应，在钢材的表面形成一层很薄的氧化
物薄膜，由此形成的氧化物薄膜能够有效地阻止不锈钢内的钢基体继续被腐蚀介质腐蚀，它具有超强的耐腐蚀性，塑形延性高，施工方便，环保可回收等优点。
30.鉴于此，本实用新型将frp、超高性能混凝土、不锈钢三种材料结合起来能充分发挥各自的优点，形成具有壁薄重量轻，承载力高，延性好，耐腐蚀性能好，施工安装方便等优点的浮体结构单元，从而减少材料、模板、维修费用，大大节约成本。
31.具体实施方式如下：
32.如图1和图2所示，一种组合浮体结构单元，包括矩形的frp外管1、内置在frp外管1内的中空的矩形的不锈钢内管2以及填充在frp外管1和不锈钢内管2之间的超高性能混凝土3，且两端盖合有密封盖。
33.本实用新型的组合浮体结构单元采用frp外管1、不锈钢内管2及在两管之间采用超高性能混凝土3进行填充，增强了耐腐蚀性和结构强度，同时采用中空的不锈钢内管2并在单元两端加盖密封盖4，中空的容腔内的空气将使浮体结构单元增强浮力，同时减少了现有的浮力材料的填充，节约成本。
34.在本实施例中，不锈钢内管2的外表面根据荷载设有多个剪力连接件5，剪力连接件5是通过焊接固定在不锈钢内管2的四个外表面，其中剪力连接件5包括带钉帽或不带钉帽的不锈钢剪力钉、开孔不锈钢板等形式的剪力连接键。通过剪力连接件5增强载荷能力和连接强度，从而使浮体结构单元的结构得到加强，延长使用寿命和耐用性。
35.在本实施例中，frp外管1为预制缠绕管，可以采用碳纤维frp管或玻璃纤维frp管或玄武岩frp管。
36.在本实施例中，不锈钢内管2可以采用304奥氏体不锈钢或316奥氏体不锈钢或2205双向体不锈钢；不锈钢内管2也可以使用高强钢管代替。
37.在本实施例中，密封盖4为不锈钢盖板，具有一定的刚性，密封盖4与不锈钢内管2通过四面围焊连接，并在超高性能混凝土3与密封盖4间的间隙作密封处理。并且，密封盖4的周侧设有边沿板，密封盖4将整个结构单元的端面进行覆盖，且周侧的边沿板延伸覆盖到frp外管1的外表面，增强单元整体的盖合密封性，避免端面受到海水侵蚀，增强耐用性。
38.在本实施例中，浮体结构单元可以是长方体、圆柱体等空间几何体。
39.组合浮体结构单元的具体制作过程如下：
40.1、工厂预制生产frp管1和中空的不锈钢内管2；
41.2、在不锈钢内管2外侧四个面焊接剪力连接件5以及在frp管1内表面喷沙；
42.3、将frp管1与不锈钢内管2同心竖直放置；
43.4、在frp管1与不锈钢内管2之间浇筑超高性能混凝土3；
44.5、养护成型后，两端部的密封盖4与内部的不锈钢内管2端面通过四面围焊连接，密封盖4将整个端面进行覆盖，且周侧的边沿板延伸覆盖到frp管1的外表面，最后在混凝土与密封盖4间的缝隙作密封处理。
45.如图3所示，在本实施例中，frp外管1内设有两个沿水平方向排列、且间隔均匀的不锈钢内管2，frp外管1和两个不锈钢内管2之间的间隙填充超高性能混凝土3，使浮体结构单元形成两箱式结构；同理，如图4所示，当frp外管1内设有三个沿水平方向排列、且间隔均匀的不锈钢内管2时，即为三箱式结构，以此类推，组合浮体结构单元可根据实际需求形成多箱式结构，适应不同的应用场景，增强实用性。
46.如图5所示，在本实施例中，可将多个单箱式组合浮体结构单元通过卡合的方式进行拼接为一个整体，形成更大的浮体平台；同理，两箱式或三箱式等多箱式结构可进行拼接形成更大的浮体平台；其中，所采用的的拼接方式可以为扣接式、卡接式、铆接式等便于安装拆卸的方式。
47.显然，本实用新型的上述实施例仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。