CN216809854U - 一种深水海上风电中空夹层钢管混凝土桩筒组合基础 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种深水海上风电中空夹层钢管混凝土桩筒组合基础，包括中空夹层钢管混凝土桩、连接肋板、下部钢筒，所述中空夹层钢管混凝土桩包括外钢管、内钢管和内外钢管间填充的混凝土夹层构成，所述下部钢筒为开口空腔多分仓结构，肋板连接上部单桩和下部筒体；本实用新型适用于30m以上深水海域，具有承载面积大、可负压下沉、安装便捷、稳定性佳等优点，可以增大桩体刚度，减小桩体直径，大幅降低波浪力，减小基础造价。

Description

一种深水海上风电中空夹层钢管混凝土桩筒组合基础

技术领域

本实用新型涉及一种组合基础结构，具体涉及一种深水海上风电中空夹层钢管混凝土桩筒组合基础。

背景技术

目前海上风电场经过多年的摸索和工程实践，已成功应用的海上风电基础包括单桩基础，高桩承台基础，导管架基础，重力式基础和复合筒基础，其中，复合筒基础近几年在海上风电方面扮演着越来越重要的角色。

由于海上风电产业的快速发展，很多6MW以上的大容量机组已研发成功并得到大规模推广，若采用传统的单桩基础，为了增加刚度，桩径和壁厚就需要显著增加，桩径可能达到10m及以上，这不仅大大增加了用钢量从而使风机基础的成本显著提高，且目前也缺乏超大直径单桩的打桩设备。授权公告号为CN211816382U的中国实用新型专利提出的一种新型单桩基础，能在与普通钢管桩提供相同水平刚度的条件下减小桩径，满足现有沉桩设备以及钻工嵌岩设备对于桩径的要求，但是海上沉桩时，锤击力易对钢-混凝土组合结构造成破坏，影响结构在位工况的正常使用。申请公布号为CN107761755A和CN110016930A 的中国发明专利申请，均提出了复合筒基础，复合筒基础包括单桩和吸力筒结构，该复合筒基础采用全钢结构，制作方便快捷，避免了繁琐的打桩流程。

对于30m以上的深水海域，基础所受的波浪力相较于浅水海域有了大幅提升，钢制单柱复合筒基础的上部单柱往往需要10m以上的桩径才能满足刚度要求，桩径的增大又会带来波浪力的增大，只能通过增大壁厚和桩径满足设计强度要求，造成基础用钢量大幅上升，同时采用复合筒基础也容易在单桩和下部筒体的连接处产生应力集中，以上基础结构均不适用于30m以上的深水领域。

实用新型内容

为解决以上问题，本实用新型提供一种承载面积大、可负压下沉、钢材用量少、安装便捷、用于深水领域的中空夹层钢管混凝土桩筒组合基础。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种深水海上风电中空夹层钢管混凝土桩筒组合基础，其特征在于，包括位于中部的中空夹层钢管混凝土桩1、位于***的下部钢筒3以及用于连接所述中空夹层钢管混凝土桩1和所述下部钢筒3的连接肋板2；

所述中空夹层钢管混凝土桩1包括外钢管11、内钢管12和内外钢管间填充的混凝土夹层13；

所述下部钢筒3包括外筒壁31、封顶钢板32和分舱板33，所述外筒壁31和封顶钢板32围成一个底部开口的筒型空腔，所述分舱板33设置在所述筒型空腔内，将筒型空腔分割成多个分舱腔；

所述连接肋板2包括翼缘21、腹板22，所述连接肋板(2)上部设置有环板(23)；

所述中空夹层钢管混凝土桩1的下端与所述封顶钢板32固定连接，所述连接肋板2一端与所述外钢管11固定连接，另一端与所述封顶钢板32固定连接。

进一步地，所述中空夹层钢管混凝土桩1至少由两段构成，每段之间通过连接法兰16 和高强螺栓17连接。

进一步地，每段中空夹层钢管混凝土桩1为等直径结构或变直径结构。

进一步地，所述内钢管12与混凝土夹层13的连接部分、和所述外钢管11与混凝土夹层13的连接部分均设置有抗剪螺栓15。

进一步地，所述混凝土夹层13内设有预应力锚杆14。

进一步地，所述连接肋板2径向均匀布置6～12块。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型拥有承载面积大、可负压下沉、安装便捷以及稳定性佳等优点；

(2)对于深水海域，本实用新型可以增大桩体刚度，减小桩体直径，大幅降低波浪力，使得本实用新型在深水海域的应用成为可能；

(3)本实用新型可以大幅降低钢材用量，经济性好，有利于推广利用。

附图说明

图1为本实用新型的正视图；

图2为本实用新型的俯视图；

图3为本实用新型正视图的A-A剖面图；

图4为本实用新型正视图的B-B剖面图；

图中：中空夹层钢管混凝土桩1、外钢管11、内钢管12、混凝土夹层13、预应力锚杆14、抗剪螺栓15、连接法兰16、高强螺栓17、连接肋板2、翼缘21、腹板22、环板 23、下部钢筒3、外筒壁31、封顶钢板32、分舱板33。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1-4所示，本实用新型的一种深水海上风电中空夹层钢管混凝土桩筒组合基础，包括位于中部的中空夹层钢管混凝土桩1、位于***的下部钢筒3以及用于连接所述中空夹层钢管混凝土桩1和所述下部钢筒3的连接肋板2；

所述中空夹层钢管混凝土桩1至少由两段构成，每段结构可以为等直径结构或变直径结构，所述中空夹层钢管混凝土桩1的段数和长度根据水深具体确定，本实施例中所述中空夹层钢管混凝土桩1由三段构成，桩顶到变直径段顶端为第一段，变直径段顶端到变直径段底端为第二段，变直径段底端到桩底为第三段，三段结构自上至下的长度分别为：10m、20m、30m，每段之间通过连接法兰16和高强螺栓17连接；

所述中空夹层钢管混凝土桩1包括外钢管11、内钢管12和内外钢管间填充的混凝土夹层13，所述混凝土夹层13的厚度为200～1000mm，所述外钢管11直径和所述内钢管12直径需根据计算确定，其中最顶段外钢管11的外直径需与风机塔筒底法兰的外直径保持一致，内外钢管的壁厚为20～40mm；

所述内钢管12与混凝土夹层13的连接部分、和所述外钢管11与混凝土夹层13的连接部分均设置有抗剪螺栓15，以增加混凝土与钢材的咬合力；

所述混凝土夹层13内设有预应力锚杆14，对混凝土施加预应力，能够提高中空夹层钢管混凝土桩1的刚度；

所述下部钢筒3的直径为40m，高度为18m，所述下部钢筒3包括外筒壁31、封顶钢板32和分舱板33，所述外筒壁31和封顶钢板33围成一个底部开口的筒型空腔，所述分舱板33设置在所述筒型空腔内，将筒型空腔分割成7个分舱腔，每块分舱板33的长度为 10m，最内侧的6块分舱板33合围成正六边形，所述封顶钢板32与所述中空夹层钢管混凝土桩1下端固定连接；

所述连接肋板2径向均匀布置6块，所述连接肋板2包括翼缘21、腹板22，所述连接肋板(2)上部设置有环板(23)，所述连接肋板2一端与外钢管11焊接，另一端与所述封顶钢板32焊接，所述环板23与所述外钢管11焊接，所述环板23的内直径与所述外钢管11的外直径相等，板宽为250mm，用于均匀连接处的应力分布。

本实用新型不仅具有承载面积大、可负压下沉、安装便捷以及稳定性佳等传统筒型基础的优点，且对于深水海域，可以增大桩体刚度，减小桩体直径，大幅降低波浪力，使得该结构在深水海域的应用成为可能，此外还能大幅降低钢材用量，经济性好，有利于推广利用。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要结构特征。本实用新型不受上述实例的限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种深水海上风电中空夹层钢管混凝土桩筒组合基础，其特征在于，包括位于中部的中空夹层钢管混凝土桩(1)、位于***的下部钢筒(3)以及用于连接所述中空夹层钢管混凝土桩(1)和所述下部钢筒(3)的连接肋板(2)；

所述中空夹层钢管混凝土桩(1)包括外钢管(11)、内钢管(12)和内外钢管间填充的混凝土夹层(13)；

所述下部钢筒(3)包括外筒壁(31)、封顶钢板(32)和分舱板(33)，所述外筒壁(31)和封顶钢板(32)围成一个底部开口的筒型空腔，所述分舱板(33)设置在所述筒型空腔内，将筒型空腔分割成多个分舱腔；

所述连接肋板(2)包括翼缘(21)、腹板(22)，所述连接肋板(2)上部设置有环板(23)；

所述中空夹层钢管混凝土桩(1)的下端与所述封顶钢板(32)固定连接，所述连接肋板(2)一端与所述外钢管(11)固定连接，另一端与所述封顶钢板(32)固定连接。

2.如权利要求1所述的一种深水海上风电中空夹层钢管混凝土桩筒组合基础，其特征在于，所述中空夹层钢管混凝土桩(1)至少由两段构成，每段之间通过连接法兰(16)和高强螺栓(17)连接。

3.如权利要求2所述的一种深水海上风电中空夹层钢管混凝土桩筒组合基础，其特征在于，所述每段中空夹层钢管混凝土桩(1)为等直径结构或变直径结构。

4.如权利要求1所述的一种深水海上风电中空夹层钢管混凝土桩筒组合基础，其特征在于，所述内钢管(12)与混凝土夹层(13)的连接部分、和所述外钢管(11)与混凝土夹层(13)的连接部分均设置有抗剪螺栓(15)。

5.如权利要求1所述的一种深水海上风电中空夹层钢管混凝土桩筒组合基础，其特征在于，所述混凝土夹层(13)内设有预应力锚杆(14)。

6.如权利要求1所述的一种深水海上风电中空夹层钢管混凝土桩筒组合基础，其特征在于，所述连接肋板(2)径向均匀布置6～12块。

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