[发明专利]一种带旋转底板的吸力贯入式平板锚

说明书

本发明公开了一种带旋转底板的吸力贯入式平板锚，包括边框、底板与支撑架，边框呈矩形状，边框的一组对边中部设置中部底梁，中部底梁两侧设置多个套筒；底板的一边设置旋转轴，旋转轴穿入套筒后底板可旋转；支撑架是在中部底梁及其两端的边框上由钢梁焊接而成的刚性支架，两个锚眼对称的设置在上部支撑架的两侧；施工时，把底板向上旋转后与支撑架一起卡入桶形基础底部槽口中，锚链系泊在两个锚眼上，依靠桶形基础把平板锚贯入至海床，然后移除桶形基础，再通过对锚链施加向上拉力使平板锚回拔一定距离，使底板逐步产生旋转至水平。所提平板锚结构简单，制作方便，成本较低，底板在旋转过程中的埋深损失可预估，埋深损失较小且可控。

技术领域

本发明涉及深海浮式平台的锚固技术领域，具体是一种带旋转底板的吸力贯入式平板锚。

背景技术

近年来，吸力贯入式平板锚(Suction embedded plate anchor)一种新型基础形式在墨西哥湾和非洲海域得到了较为广泛的应用，其主要优点是造价低、定位准确和施工简单。平板锚平面形状为矩形，安装时竖直固定在吸力式沉箱中，沉箱在自重和抽水造成的负压作用下贯入至预定深度。沉箱与平板锚分离后被拔出，以备将来重复使用。留在黏土海床中的平板锚在锚链牵引下旋转，直至板面与锚链接近垂直或者施加的拉力达到设计值。

在张拉锚链使锚板旋转的过程中，锚板会向上运动而产生埋深损失。锚板中心在旋转前后的高度差被定义为最终丢失埋深。在强度通常随深度成正比例增加的海床条件下，旋转调节过程中的埋深损失会带来承载力的下降，这一减小量可高达20%(见参考文献[1])。

为了减小埋深损失，通常在锚板上部设置了一个可绕锚板旋转的翼板(Keyingflap)。该设计意图为，当锚板向上运动时翼板相对于锚板向外旋转一定角度，从而增大锚板向上运动时移动方向的承载面积，从而降低锚板向上的位移(即埋深损失)，并以此增大锚板最终的承载力。然而已有实验研究及数值计算对翼板的实际作用提出了异议，有学者甚至认为翼板对减小平板锚的埋深损失无帮助(见参考文献[2~4])。

可见，有必要对传统平板锚的构型进行改进，设计一种能明显减小埋深损失的新型结构的平板锚。

参考文献：

[1] 鲁礼慧. 黏土中板形重力安装锚和吸力式安装平板锚的旋转调节过程[D].大连: 大连理工大学(硕士论文), 2016.

[2] Yinghui Tian, Christophe Gaudin, Mark Jason Cassidy. ImprovingPlate Anchor Design with a Keying Flap[J]. Journal of Geotechnical andGeoenvironmental Engineering, 2014, 140(5).

[3] Gaudin, C., Simkin, M., White, D. J., and O’Loughlin, C. D..Experimental investigation into the influence of a keying flap on the keyingbehaviour of plate anchors. Proc., 20th Int. Offshore and Polar EngineeringConf., Vol. 2, International Society of Offshore and Polar Engineers,Mountain View, CA, 2010, 533-540.

[4] Tian, Y., Gaudin, C., Cassidy, M. J., and Randolph, M. F..Considerations on the design of keying flap of plate anchors. J. Geotech.Geoenviron. Eng., ASCE, 2013, 1156-1164.