[发明专利]一种装配式UHPC管-箱体组合漂浮结构及其建造方法

权利要求书

1.一种装配式UHPC管-箱体组合漂浮结构，其特征在于，包括若干箱体单元和用于连接各箱体单元的UHPC管，每个箱体单元包括一个UHPC箱体以及固定安装于其侧面的多个UHPC套筒，所述箱体单元具有沿三维方向重复复制的特性，箱体单元之间通过UHPC管进行连接，可沿三维空间无限扩展，形成所述装配式UHPC管-箱体组合漂浮结构；

所述UHPC箱体的中部开设一个贯通的竖直空腔，并在所述竖直空腔周边开设多个与所述UHPC管适配的竖直连接孔，竖直方向上箱体单元之间的连接利用所述UHPC管穿过所述UHPC箱体上的竖直连接孔而实现；

所述UHPC箱体相邻两侧面上的UHPC套筒位于不同的高度，所述UHPC套筒沿长度方向开设一个贯通的、与所述UHPC管适配的套筒内连接孔，水平方向上箱体单元之间的连接利用所述UHPC管穿过所述UHPC套筒上的套筒内连接孔而实现；

所述UHPC管、UHPC箱体和UHPC套筒均采用高强高韧水泥基复合材料制备得到，三种构件的尺寸设计满足整体结构密封后的排水量大于结构自重，以保证结构在水中处于漂浮状态。

2.根据权利要求1所述的装配式UHPC管-箱体组合漂浮结构，其特征在于，所述UHPC管的尺寸设计满足以下关系：

R×ρ_w2×d₁×ρ_uhpc (1)

其中，R为UHPC管半径，d₁为管壁厚度，ρ_w为水的密度，ρ_uhpc为UHPC的密度。

3.根据权利要求1所述的装配式UHPC管-箱体组合漂浮结构，其特征在于，所述UHPC箱体的外形为六面体，其内部的竖直空腔为多面体，UHPC箱体的四个角分别开设一个竖直连接孔；UHPC箱体最薄处壁厚为5-50mm。

4.根据权利要求3所述的装配式UHPC管-箱体组合漂浮结构，其特征在于，所述UHPC箱体横截面为正四边形，其内部的竖直空腔横截面为正八边形，竖直连接孔横截面为圆形，则UHPC箱体的尺寸设计满足以下关系：

其中，a为八边形空腔的边长，r为竖直连接孔的半径，d₂为箱体壁厚，ρ_w为水的密度，ρ_uhpc为UHPC的密度。

5.根据权利要求1所述的装配式UHPC管-箱体组合漂浮结构，其特征在于，所述UHPC箱体与UHPC套筒相连接的位置对应预埋有钢筋和钢板条，箱体与套筒之间通过预埋件焊接牢固，并通过胶结材料对接缝处进行密封，完全覆盖钢制预埋件及焊缝。

6.根据权利要求1所述的装配式UHPC管-箱体组合漂浮结构，其特征在于，所述UHPC套筒根据安装位置的不同分为中间位水平连接套筒和上下位水平连接套筒，其中，中间位水平连接套筒固定于箱体两侧面的中间位置，上下位水平连接套筒固定于另外两侧面的顶部和底部位置。

7.根据权利要求1所述的装配式UHPC管-箱体组合漂浮结构，其特征在于，所述UHPC管与UHPC套筒拼装后，两者之间采用灌浆或注胶的方式固结在一起。

8.根据权利要求1所述的装配式UHPC管-箱体组合漂浮结构，其特征在于，组装后的漂浮结构整体进行密封处理，其中，上层箱体的顶部和下层箱体的底部，均采用UHPC盖板予以覆盖和密封，凡与内部空腔相通的孔洞和缝隙均予以封闭。

9.根据权利要求1所述的装配式UHPC管-箱体组合漂浮结构，其特征在于，所述UHPC管与UHPC箱体竖直空腔内填充轻质泡沫材料。

10.根据权利要求1所述的装配式UHPC管-箱体组合漂浮结构的建造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、采用相应的模具单独预制UHPC管、UHPC箱体和UHPC套筒；

步骤2、将预制UHPC套筒安装于UHPC箱体侧面：先将中间位水平连接套筒固定于箱体两侧面的中间位置，再将上下位水平连接套筒固定于另外两侧面的顶部和底部位置，因此避免相互垂直的UHPC管穿过套筒后在空间发生交汇；

步骤3、水平方向上箱体单元的连接：(1)X方向，将预制UHPC管穿过上下位水平连接套筒，并伸展至另一箱体上对应位置的套筒孔中，并将套筒和薄壁管固结在一起，即建立箱体与箱体之间的连接；(2)Y方向，将预制UHPC管穿过中间位水平连接套筒，并伸展至另一箱体上对应位置的套筒孔中，并将套筒和薄壁管固结在一起，即建立箱体与箱体之间的连接；

步骤4、竖直方向上箱体单元的连接：连接时，上下两层箱体的竖直连接孔相互对齐，UHPC管插进两箱体对应的连接孔，调整到预定的位置后即进行固结和密封处理；多层箱体进行连接时，UHPC管将贯穿处于中间位置的箱体，其间不排除在连接孔内进行管与管之间的对接；

步骤5、整体密封处理：漂浮结构组装完成后，进行整体密封处理，其中，上层箱体的顶部和下层箱体的底部，均采用UHPC盖板予以覆盖和密封，凡与内部空腔相通的孔洞和缝隙均予以封闭。