CN110258612B - 一种整体式安装海上风电多桩基础结构体系 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种整体式安装海上风电多桩基础结构体系，涉及风力发电领域。该体系包括浮舱承台、管桩、栓钉、混凝土等。所述的浮舱承台由塔筒连接段、盖板、底板、围板和三角形加劲肋焊接预制，管桩的截面形式可采用空心钢管或钢管混凝土。管桩施工完成后，浮舱承台及上部风机可整体漂浮拖运至现场，与管桩进行快速拼装。该体系采用承载力、刚度和整体稳定性较好的多桩基础形式，浮舱承台和管桩可提前工厂预制，现场直接装配，施工简单且效率高，并可整机拖运，减少海上作业难度，具有广阔的工程应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电领域。
背景技术
我国海上风资源丰富，海上风电与陆上相比，风机发电量更高，运行更稳定，且不占用土地资源，故海上风电是我国风电新能源未来的重要发展方向。
随着海上风电装机功率的不断提升，相比单桩基础，多桩基础在结构刚度、整体稳定性及打桩施工方面更有优势。目前多桩基础的承台多采用钢筋混凝土承台，混凝土现浇体量较大，施工不便，同时混凝土承台及其与钢管桩连接处在疲劳荷载作用下易发生混凝土开裂，对基础承载力及耐久性不利。
海上作业环境相对近岸恶劣，不可控因素较多。按照传统施工方法，需要将上部风机构件分解并分批运至现场，再依次进行基础施工和风机吊装，增加了海上作业的工序和难度，影响施工进度和质量。
综上可知，研发出一种承载力高、质量可靠、施工方便、可与上部风机进行整体拖运和安装的新型多桩基础结构体系，是十分有必要的。
发明内容
本发明公开了一种整体式安装海上风电多桩基础结构体系，涉及风力发电领域。该体系包括浮舱承台、管桩、栓钉、混凝土等。所述的浮舱承台由塔筒连接段、盖板、底板、围板和三角形加劲肋焊接预制，管桩的截面形式可采用空心钢管或钢管混凝土。该体系采用承载力、刚度和整体稳定性较好的多桩基础形式，其部件可提前工厂预制，现场直接装配，施工简单且效率高，并可与上部风机进行整机漂浮拖运和安装，减少海上作业难度，具有广阔的工程应用前景。
本发明的技术方案如下：
一种整体式安装海上风电多桩基础结构体系，该体系包括浮舱承台、管桩、塔筒连接段、盖板、底板、围板、三角形加劲肋、灌浆孔、预留桩孔、栓钉、混凝土、桩顶盖板、环向钢筋。
浮舱承台由塔筒连接段、盖板、底板、围板和三角形加劲肋预制而成；塔筒连接段采用钢管截面，其侧壁与围板焊接，其底部与盖板焊接；塔筒连接段中浇灌混凝土；盖板四周与围板焊接，围合成上部腔体；底板四周与围板焊接，围合成下部腔体；上部腔体与下部腔体的高度比例为2:1；在上部腔体中，均匀设置多道三角形加劲肋，在管桩对应位置必须设置三角形加劲肋，三角形加劲肋的三边分别与塔筒连接段、围板和盖板焊接。
管桩的截面形式采用空心钢管，其内部可选择预先浇灌混凝土；管桩上端侧面一定高度范围内预焊栓钉；管桩上端一定高度范围内，均匀设置多层环向钢筋；管桩顶端设置桩顶盖板，桩顶盖板的直径大于管桩的直径，板中预留孔，用于浇筑混凝土；可根据上部荷载大小，选择设置4～8根管桩。
在盖板和围板上设置两个对称的灌浆孔，便于从外部往下部腔体中二次浇注混凝土。底板上设置与管桩数量相同的预留桩孔；管桩通过预留桩孔与浮舱承台拼装，再在下部腔体中二次浇注混凝土完成装配。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)采用浮舱式承台，满足承载力的同时，与预制管桩装配方便，并可实现与上部风机的整体漂浮拖运；
(2)基础部件提前在工厂预制，可保证精度质量，现场仅需二次现浇少量混凝土，大幅度减少海上施工工序，并可保证浮舱承台与管桩连接可靠；
(3)风机可在近岸完成吊装，并安装在浮舱承台上，再运至现场进行整体式安装，施工过程方便高效。
附图说明
图1为本发明的整体立面图(a-a剖面图)和浮舱承台构造示意图；
图2为本发明的b-b横截面图和盖板构造示意图；
图3为本发明的c-c横截面图和底板构造示意图；
图4为本发明的d-d横截面图；
图5为本发明的桩顶盖板构造详图；
图中：1-浮舱承台、2-管桩、3-塔筒连接段、4-盖板、5-底板、6-围板、7-三角形加劲肋、8-灌浆孔、9-预留桩孔、10-栓钉、11-混凝土、12-桩顶盖板、13-环向钢筋。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明作进一步描述。
如图1所示，一种整体式安装海上风电多桩基础结构体系，该体系包括浮舱承台(1)、管桩(2)、塔筒连接段(3)、盖板(4)、底板(5)、围板(6)、三角形加劲肋(7)、栓钉(10)、混凝土(11)、环向钢筋(13)；浮舱承台(1)由塔筒连接段(3)、盖板(4)、底板(5)、围板(6)和三角形加劲肋(7)预制而成；塔筒连接段(3)采用钢管截面，其侧壁与围板(6)焊接，其底部与盖板(4)焊接；塔筒连接段(3)中浇灌混凝土(11)；盖板(4)四周与围板(6)焊接，围合成上部腔体；底板(5)四周与围板(6)焊接，围合成下部腔体；上部腔体与下部腔体的高度比例为2:1；在上部腔体中，均匀设置多道三角形加劲肋(7)，三角形加劲肋(7)的三边分别与塔筒连接段(3)、围板(6)和盖板(4)焊接。
如图2所示，三角形加劲肋(7)围绕承台中心均匀布置，在管桩(2)对应位置必须设置三角形加劲肋(7)；在盖板(4)和围板(6)上设置两个对称的灌浆孔(8)，便于从外部往下部腔体中二次浇注混凝土(11)。
如图3所示，底板(5)上设置与管桩(2)数量相同的预留桩孔(9)。
如图4所示，管桩(2)的截面形式采用空心钢管；管桩(2)上端侧面一定高度范围内预焊栓钉(10)；管桩(2)上端一定高度范围内，均匀设置多层环向钢筋(13)；可根据上部荷载大小，选择设置4～8根管桩(2)；管桩(2)通过预留桩孔(9)***浮舱承台(1)，再在下部腔体中二次浇注混凝土(11)完成装配。
如图5所示，管桩(2)内部可选择预先浇灌混凝土(11)，管桩(2)顶端设置桩顶盖板(12)，桩顶盖板(12)的直径大于管桩(2)的直径，板中预留孔，用于浇筑混凝土(11)。
本发明提出了一种整体式安装海上风电多桩基础结构体系。该体系采用承载力、刚度和整体稳定性较好的多桩基础形式，其部件可提前工厂预制，现场直接装配，施工简单且效率高，并可与上部风机进行整机漂浮拖运和安装，减少海上作业难度，具有广阔的工程应用前景。
以上所述仅仅是本发明的优选实施方案，但是本发明并不局限于上述的具体实施方案。在本领域的普通技术人员在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干修改、补充或改用类似方式替代，这些也应视作本发明的保护范围。
尽管本文较多地使用了：1-浮舱承台、2-管桩、3-塔筒连接段、4-盖板、5-底板、6-围板、7-三角形加劲肋、8-灌浆孔、9-预留桩孔、10-栓钉、11-混凝土、12-桩顶盖板、13-环向钢筋等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明的精神相违背的。
Claims (2)
1.一种整体式安装海上风电多桩基础结构体系，涉及风力发电领域；该体系包括浮舱承台（1）、管桩（2）、栓钉（10）、混凝土（11）、环向钢筋（13）；
所述的浮舱承台（1）由塔筒连接段（3）、盖板（4）、底板（5）、围板（6）和三角形加劲肋（7）预制而成；塔筒连接段（3）采用钢管截面，其侧壁与围板（6）焊接，其底部与盖板（4）焊接；塔筒连接段（3）钢管内部含有混凝土；
盖板（4）四周与围板（6）焊接，围合成上部腔体；底板（5）四周与围板（6）焊接，围合成下部腔体；上部腔体与下部腔体的高度比例为2:1；在上部腔体中，与管桩（2）对应位置必须设置三角形加劲肋（7），三角形加劲肋（7）的三边分别与塔筒连接段（3）、围板（6）和盖板（4）焊接；
底板（5）上设置与管桩（2）数量相同的预留桩孔（9）；管桩（2）通过预留桩孔（9）与浮舱承台（1）拼装，再在下部腔体中二次浇注混凝土（11）完成装配；在盖板（4）和围板（6）上设置两个对称的灌浆孔（8），便于从外部均匀地往下部腔体中二次浇注混凝土（11）。
2.根据权利要求1所述的整体式安装海上风电多桩基础结构体系，其特征在于：管桩（2）的截面形式采用空心钢管，其内部预先浇灌混凝土（11）；管桩（2）上端侧面一定高度范围内预焊栓钉（10）；管桩（2）上端一定高度范围内，均匀设置多层环向钢筋（13）；管桩（2）顶端设置桩顶盖板（12），桩顶盖板（12）的直径大于管桩（2）的直径，板中预留孔，用于浇筑混凝土（11）；设置4~8根管桩（2）。
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