海上風機裝配式斜樁基礎的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種粧基礎結構，特別是涉及了一種海上風機裝配式斜粧基礎，適用于裝機容量較大的風機和水深較深的海域。
【背景技術】
[0002]風能是目前發(fā)展迅速、產業(yè)前景最好的可再生能源之一。由于海上風速大、風力持久穩(wěn)定和風能產量高，較小的風湍流對風電機組壽命損耗小，風力發(fā)電機建造和使用受土地、環(huán)境噪聲制約較弱，風電機組從陸地走向海上和大型化已成為國際風電發(fā)展的趨勢。
[0003]目前海上風機一般采用大直徑單粧基礎、三角架基礎與四腳架基礎、導管架基礎、高粧承臺基礎等基礎形式。但是在實際應用過程中，由于它們各自結構本身存在的各種問題，都或多或少地制約了它們的推廣與應用。
[0004]大直徑單粧基礎:雖然它的基礎結構受力簡單、加工制造方便，但是它的粧徑大，對施工設備要求高(需引進大型液壓打粧錘)，特殊地質沉粧難度大；受海底地質條件和水深約束較大，水太深容易出現(xiàn)較大彎曲變形；對沖刷很敏感，需精心設計防沖刷措施；長期循環(huán)荷載下粧水平變形計算理論不完善。
[0005]三腳架基礎與四腳架基礎:它們具有結構整體剛度大，適用水深范圍廣的優(yōu)點。但是在實際施工過程中，粧與三腳架或四腳架之間的灌漿連接施工難度非常大，嚴重阻礙了它們的推廣應用；它們的基礎尺寸大，需要預加工場地較大；桿件較多，需要吊裝焊接；結構節(jié)點較多，焊縫處理工作量大；焊接節(jié)點應力集中明顯，存在節(jié)點疲勞破壞風險；基礎調平有難度，一般每根粧上均需選配專用水下調平裝置和卡粧器。
[0006]導管架基礎:由于具有結構整體剛度大、受波流等環(huán)境荷載小、適用于水深較大的海域等優(yōu)點，近年來越來越受到重視。但是和三腳架基礎或四腳架基礎一樣，粧與導管架之間的灌漿連接同樣困擾著設計與施工人員；同時它的基礎尺寸大，需要預加工場地較大；桿件較多，需要吊裝焊接；需要設置較復雜的過渡連接結構；傳力較為復雜；節(jié)點疲勞問題突出；基礎調平有難度。
[0007]高粧承臺基礎:相對來說該種基礎形式的施工設備與經驗成熟、基礎與風機塔筒連接與陸上風機類似。但是它的承臺施工需要鋼套箱、鋼筋籠吊裝和混凝土攪拌等多種措施，養(yǎng)護時間長；大體積混凝土澆筑時，極易在承臺表面產生大面積溫度裂縫和收縮裂縫，影響承臺結構耐久性；大體積混凝土結構高懸臂，抗震不利；造價大，施工周期長。
[0008]基于以上分析，如今缺少一種安全可靠、施工方便、經濟合理的新的粧基礎形式，來促進海上風電更快速地向前發(fā)展。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種海上風機裝配式斜粧基礎，它是由風機塔筒、鋼粧基礎和轉換鋼結構組成的適用于海上風機基礎的新型鋼結構基礎。
[0010]本發(fā)明解決了上述現(xiàn)有的重力式基礎、單粧基礎、三角架基礎或四腳架基礎、導管架基礎及高粧承臺基礎等基礎形式所存在的問題。
[0011]本發(fā)明的技術解決方案如下:
[0012]本發(fā)明包括風機塔筒、鋼粧基礎和連接在鋼粧基礎和風機塔筒之間的轉換鋼結構，鋼粧基礎向風機塔筒傾斜安裝，風機塔筒、鋼粧基礎分別通過法蘭盤與轉換鋼結構連接。
[0013]所述轉換鋼結構為包含有中心筒和中心筒周圍多個焊接分支的樹杈形結構，每個分支底端均通過法蘭盤與鋼粧基礎頂端同軸連接，中心筒頂端通過法蘭盤與風機塔筒底端同軸連接。
[0014]所述的轉換鋼結構的分支傾斜焊接到中心筒側壁。
[0015]所述的轉換鋼結構具有三個分支，三個分支互成120度。
[0016]所述的轉換鋼結構具有四個分支，四個分支互成90度。
[0017]所述的鋼粧基礎為斜粧，其斜度的范圍為1/5?1/7。
[0018]所述的轉換鋼結構為格構式轉換鋼結構，設置在浪濺區(qū)以上。
[0019]所述的鋼粧基礎為圓鋼管粧。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比有如下優(yōu)點:
[0021]I)與現(xiàn)有的重力式基礎和單粧基礎相比，它更適用于風電場址水深更深、裝機容量更大的風電機組，具有更好的穩(wěn)定性與可靠性；
[0022]2)與現(xiàn)有的三腳架基礎、高粧承臺基礎和導管架基礎相比，本發(fā)明提出的基礎形式更加簡潔明了，在穩(wěn)定性和抗疲勞性等方面都具有明顯的優(yōu)勢，而且由于它的構件大部分采用工廠預制構件，不需要現(xiàn)場灌漿，減少了現(xiàn)場施工風險和難度，縮短了施工工期。
[0023]本發(fā)明所設計的轉換鋼結構與斜粧基礎，可以巧妙地將上部結構所受的水平荷載所引起的基礎頂面的彎矩最大限度地轉換成斜粧的軸力，使風機的整體受力更加科學。
【附圖說明】
[0024]圖1是采用三粧基礎時本發(fā)明的主視圖。
[0025]圖2是采用三粧基礎時本發(fā)明的俯視圖。
[0026]圖3是采用四粧基礎時本發(fā)明的俯視圖。
[0027]圖中:1、風機塔筒，2、鋼粧基礎，3、轉換鋼結構，4、法蘭盤，5、浪濺區(qū)標高。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述:
[0029]如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明包括風機塔筒1、鋼粧基礎2以及連接在鋼粧基礎2和風機塔筒I之間的轉換鋼結構3，鋼粧基礎2向風機塔筒I傾斜安裝，風機塔筒1、鋼粧基礎2分別通過法蘭盤4與轉換鋼結構3相連接。
[0030]如圖1、圖2和圖3所示，轉換鋼結構3為包含有中心筒和中心筒周圍的多個分支的樹杈形結構，每個分支底端均通過法蘭盤4與鋼粧基礎2頂端同軸連接，中心筒頂端通過法蘭盤4與風機塔筒I底端同軸連接。
[0031]如圖1所示，轉換鋼結構中心筒在粧數(shù)為三或四時側壁相應焊接將來要與底部鋼粧相連的腿柱。該種結構可以有效提高轉換鋼結構的抗疲勞能力，使結構受力方式更加科學。
[0032]轉換鋼結構3的分支頂端傾斜焊接到中心筒側壁，以使底部斜粧可以以傾斜度1/6 ?1/7 入土。
[0033]轉換鋼結構3可以具有三個分支或者四個分支，當采用三根粧的基礎形式時，如圖2所示，轉換鋼結構3的中心筒與鋼粧基礎2相連的三個分支互成角度為120度；當采用四根粧的基礎形式，如圖3所示，轉換鋼結構3的中心筒與鋼粧基礎2相連的四個分支互成角度為90度。
[0034]鋼粧基礎2為斜粧，其斜度的范圍為1/5?1/7。優(yōu)選的鋼粧基礎2可為圓鋼管粧。
[0035]轉換鋼結構3為格構式轉換鋼結構，設置在浪濺區(qū)以上，如圖1所示，轉換鋼結構3的底部高于浪濺區(qū)標高5。
[0036]本發(fā)明的具體施工過程如下:
[0037]I)采用打粧設備將鋼管粧2在指定位置打入指定深度，并保證施工完畢后鋼管粧2的傾斜度在1/5?1/7之間；
[0038]2)根據現(xiàn)場各粧粧頂法蘭盤4的實際水平位置和標高設計轉換鋼結構3，確保轉換鋼結構3與各鋼管粧2和風機塔筒I之間能良好連接。在工廠預制好轉換鋼結構后運送到現(xiàn)場；
[0039]3)安裝轉換鋼結構3，通過法蘭盤4將轉換鋼結構3和風機塔筒I以及鋼管粧2固定。這種連接方式為純機械連接，免去了現(xiàn)場灌漿的繁瑣施工工序，大大節(jié)約了施工成本，縮短了施工工期；
[0040]4)吊裝風機塔筒4，在轉換鋼結構和粧上安裝靠船構件和電纜管等附屬設施等。
[0041]與現(xiàn)有的粧基礎相比，本發(fā)明巧妙地將上部結構所受的水平荷載引起的彎矩最大限度地轉換成斜粧的軸力，更適用于風電場址水深更深、裝機容量更大的風電機組，具有更好的穩(wěn)定性與可靠性，并且不需要現(xiàn)場灌漿，減少了現(xiàn)場施工風險和難度，縮短了施工工期，技術效果顯著。
【主權項】
1.一種海上風機裝配式斜粧基礎，其特征是:包括風機塔筒(I)、鋼粧基礎(2)以及連接在鋼粧基礎(2)和風機塔筒(I)之間的轉換鋼結構(3)，鋼粧基礎(2)向風機塔筒(I)傾斜安裝，風機塔筒(I)、鋼粧基礎(2)分別通過法蘭盤(4)與轉換鋼結構(3)相連接。2.根據權利要求1所述的一種海上風機裝配式斜粧基礎，其特征在于:所述轉換鋼結構(3)為包含有中心筒以及中心筒周圍的多個焊接分支的樹杈形結構，每個分支底端均通過法蘭盤(4)與鋼粧基礎(2)頂端同軸連接，中心筒頂端通過法蘭盤(4)與風機塔筒(I)底端同軸連接。3.根據權利要求2所述的一種海上風機裝配式斜粧基礎，其特征在于:所述的轉換鋼結構(3)的分支傾斜焊接到中心筒側壁。4.根據權利要求2所述的一種海上風機裝配式斜粧基礎，其特征在于:所述的轉換鋼結構(3)具有三個分支，三個分支互成120度。5.根據權利要求2所述的一種海上風機裝配式斜粧基礎，其特征在于:所述的轉換鋼結構(3)具有四個分支，四個分支互成90度。6.根據權利要求1所述的一種海上風機裝配式斜粧基礎，其特征在于:所述鋼粧基礎(2)為斜粧，其斜度的范圍為1/5?1/7。7.根據權利要求1所述的一種海上風機裝配式斜粧基礎，其特征在于:所述的轉換鋼結構(3)為格構式轉換鋼結構，設置在浪濺區(qū)以上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種海上風機裝配式斜樁基礎。包括風機塔筒、鋼樁基礎和連接在鋼樁基礎和風機塔筒之間的轉換鋼結構，鋼樁基礎向風機塔筒傾斜安裝，風機塔筒、鋼樁基礎分別通過法蘭盤與轉換鋼結構相連接；轉換鋼結構為包含有中心筒和中心筒周圍多個焊接分支的樹杈形結構，每個分支底端均通過法蘭盤與鋼樁基礎頂端同軸連接，中心筒頂端通過法蘭盤與風機塔筒底端同軸連接。本發(fā)明承載力強、可靠性高、耐疲勞性能好、無需現(xiàn)場焊接和灌漿，對工程設備及施工工藝的要求相對較低。
【IPC分類】E02D27/42
【公開號】CN105201010
【申請?zhí)枴緾N201510641831
【發(fā)明人】朱斌, 湯旅軍, 章劉洋, 吳建國, 祝周杰
【申請人】浙江大學, 中國能源建設集團浙江省電力設計院有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月30日