[发明专利]一种钢混组合结构的海上风电机组地基基础

说明书

所属技术领域

本发明涉及海上风电机组地基基础结构，是一种新型钢混组合结构的海上风电击组地基基础。

背景技术

目前，海上风电机组地基基础采用的结构型式通常为单桩基础、多桩基础或重力式基础。重力式基础一般为钢筋混凝土结构或钢筋混凝土与压载混合结构，其对承载基础的要求高，同时还涉及到复杂的海上施工，受气候的影响较大，成本较高。而单桩和多桩基础属于打桩式的支承桩体，需要特殊防腐、强度和韧性要求，并且施工中需要价格昂贵的海上打桩设备，从而导致海上风电机组地基基础成本的增加。

采用以上传统的海上基础结构，其基础构建和海上施工费用高昂，致使海上风机基础结构的投资费用较陆上基础大幅度增加，从而限制了海上风电的发展。对于筒型基础来说，目前国外已有采用全钢筒型基础，采用的结构型式有单筒和多筒型式，但没有采用钢筋混凝土筒型基础与连接塔筒组合结构型式，并且由于拉杆和支撑杆的使用，使得结构受力力臂增加，可以有效的提高结构抵抗弯矩的能力，提高结构的整体受力性能。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种新型钢混组合结构的海上风电机组地基基础，该结构基础具有结构简单、可采取陆上预制、施工方便、工程量小、造价低和整体受力好的特点，适合在软土地基中使用。

本发明的技术方案：

一种钢混组合结构的海上风电机组地基基础，由筒型基础、连接塔筒、拉杆、支撑杆和连接杆组成，筒型基础为设有密封顶盖的钢筋混凝土筒型结构，密封顶盖上预埋有拉杆连接钢件和金属环，拉杆连接钢件位于密封顶盖周边，金属环位于密封顶盖中心，筒型基础的外筒壁与内筒壁之间设有分仓隔板；连接塔筒为钢制圆锥筒型结构，连接塔筒与筒型基础通过金属环连接固定，连接塔筒与风电机组塔筒通过法兰连接固定；拉杆的一端与连接塔筒顶部固定，另一端与筒型基础顶盖上的拉杆连接钢件固定连接；支撑杆一端固定于连接塔筒的底部，另一端与拉杆固定；连接杆固定于相邻拉杆上的拉杆与支撑杆连接点之间。

所述筒型基础的外筒壁与内筒壁之间设有分仓隔板，将筒型基础分隔成4～8个相同的分仓。

所述拉杆的根数为4～36根。

所述拉杆与连接塔筒和拉杆连接钢件、支撑杆与连接塔筒和拉杆以及连接杆与拉杆的固定连接方法为焊接。

本发明的工作原理：通过筒型基础边壁充气或水破土技术和筒型基础负压技术，将钢筋混凝土基础沉入软基础中，直到筒顶下沉至泥面，使得筒顶和地基能联合受力。上部风电机组、塔筒自重作用下的竖向承载，风荷载、波浪、水流、冰环境荷载作用到基础上的综合水平力和弯矩作用由钢筋混凝土筒型基础承受。拉杆的存在将部分弯矩荷载传递到筒型基础边壁，使得结构整体受力。

本发明的有益效果是：该种新型海上风电机组地基钢混组合结构基础，一方面由于筒型结构有较大的空腔，通过分仓充气可以在一定条件牵引气浮拖航，从而可省去大型的拖航机具，有效的降低了运输费用；另一方面该结构也不需大型起吊船吊装放入海底，更不需要在海上打桩施工，只需利用负压加载和边壁高压充气或水破土即可沉入地基。另外筒型基础采用钢筋混凝土加工而成，相对于钢筒来说，可降低成本。

附图说明

图1为钢混组合结构的海上风电机组地基基础横剖面结构示意图。

图2为钢混组合结构的海上风电机组地基基础俯视结构示意图。

图中：1.筒型基础  2.筒型基础外筒壁  3.筒型基础内筒壁  4.连接塔筒5.拉杆连接钢件  6.金属环  7.法兰  8.拉杆  9.支撑杆10.连接杆  11.分仓隔板  12.风电机组塔筒

具体实施方式

一种钢混组合结构的海上风电机组地基基础，由筒型基础1、连接塔筒4、拉杆8、支撑杆9和连接杆10组成，筒型基础1为设有密封顶盖的钢筋混凝土筒型结构，密封顶盖上预埋有拉杆连接钢件5和金属环6，拉杆连接钢件5位于密封顶盖周边，金属环6位于密封顶盖中心，筒型基础1的外筒壁2与内筒壁3之间设有分仓隔板11，将筒型基础1分隔成八个相同的分仓；连接塔筒4为钢制圆锥筒型结构，连接塔筒4与筒型基础1通过金属环6连接固定，连接塔筒4与风电机组塔筒12通过法兰7连接固定；拉杆8的一端与连接塔筒4顶部焊接固定，另一端与筒型基础1顶盖上的拉杆连接钢件5焊接固定，拉杆8的根数为八根；支撑杆9一端焊接固定于连接塔筒4的底部，另一端与拉杆8焊接固定；连接杆10焊接固定于相邻拉杆8上的拉杆8与支撑杆9连接点之间。

该实施例中：钢筋混凝土筒型基础外简直径30m，内筒直径8m，壁厚0.3m；外筒壁高度5m；隔板将内外两筒之间空间分为8仓，隔板壁厚0.3m；筒顶盖厚度最薄处为0.4m，最厚处2m；连接钢塔筒底部直径8m，上部直径4.1m，壁厚0.5m，高度8m；钢拉杆为8根钢管，直径10cm，壁厚1cm；支撑杆为8根钢管，直径10cm，壁厚1cm；连接杆为8根钢管，直径8cm，壁厚1cm。具体的施工过程为：1、基础部分在陆地上预制完成；2结构充气浮运至安装地点；3、安装地点定位；4、筒基破土或抽气下沉并调平；5、抽真空预压，并控制水平度；6风电机组的吊装。