[发明专利]一种多个筒型基础组合的基础结构体系

说明书

技术领域

本发明涉及一种港口、海洋、水利和桥梁工程的基础结构领域，具体的说，是涉及一种多筒组合以优化筒型基础受力的基础结构。

背景技术

目前，在海洋工程领域如海上风力发电工程中，基础结构通常有桩基础、重力式基础、导管架式基础、负压基础和浮式平台等形式，这些基础结构通常需要大型机具进行运输和安装，造成施工费用较高，施工周期较长。相比传统基础结构而言，筒型基础由于其造价低廉、施工便捷、使用安全可靠、可回收复用等特点被广泛应用于海洋工程中。

但是，海上风力发电基础结构所处环境十分复杂，所受荷载除了上部结构传递下来的风机塔架等结构重量的竖向力外，还有风荷载传递到基础结构的水平力和弯矩，以及波浪、海流、海冰荷载等。大弯矩荷载一般导致需要筒型基础直径较大，而大直径单筒基础的施工限制条件较多，如其运输和安装过程需要大型机具等。

因此，如何设计合理的基础形式和传力体系，将上部荷载安全有效地传递到筒型基础，并最大可能的发挥筒型基础的承载力，克服大直径单筒基础的施工限制是筒型基础设计中的一个关键环节。

发明内容

本发明要解决的是现有技术中存在的上述问题，提供一种多个筒型基础组合的基础结构体系，通过型钢梁与桩体有效地将上部结构传递下来的较大弯矩，在筒型基础处近似转化为拉力和压力，以发挥筒型基础最大的承载力，节省材料，并且在施工中可实现“浮运-下沉-调平”成套技术，施工周期短，降低海上风电场建设成本。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种多个筒型基础组合的基础结构体系，包括四个筒型基础，四个所述筒型基础的中心点连线构成一个四边形；每个所述筒型基础顶部设置有一个桩体，每个所述桩体的中心线与其所对应所述筒型基础的中心线在同一直线上；四个所述筒型基础中央位置的上方设置有节点连接件，所述节点连接件与每个所述桩体顶部外侧之间连接有型钢梁，每个所述型钢梁由与所述节点连接件相接的端部到与所述桩体相接的端部向下倾斜；所述桩体根部之间由桩间支撑相互连接，所述筒型基础之间连接有整体钢板。

所述筒型基础为钢筋混凝土结构、钢结构、钢-钢筋混凝土组合结构其中的一种。

所述筒型基础的外径为10～15m，高度为6～8m。

所述筒型基础内部设置有多个舱室。

相邻两个所述筒型基础之间的净距离为1～3倍的所述筒型基础外径。

所述桩体的高度为15～25m，外径为1～3m。

所述型钢梁为变截面梁，其截面高度由与所述节点连接件连接的端部到与所述桩体连接的端部呈连续变化的逐渐降低。

每个所述型钢梁与水平面的夹角为5～20度。

所述桩间支撑设置有四个，分别设置于两两相邻的所述桩体之间。

所述整体钢板顶面与所述筒型基础的顶面齐平，所述整体钢板的直线边缘与所述筒型基础外壁边缘相切。

本发明的有益效果是：

本发明的基础结构体系在四个筒型基础之间采用型钢梁和桩体过渡，并将四个筒型基础连成整体，有利于增加基础结构体系抗倾覆力矩，提高运输过程中的稳定性；型钢梁相交部分采用节点连接件刚接，共同传递上部荷载，增加结构整体刚度。

本发明的基础结构体系通过型钢梁与桩体形成近似拱的受力特点，有效地将上部结构传递下来的较大弯矩，在筒型基础处近似转化为拉力和压力，以发挥筒型基础最大的承载力，结构形式简单，受力体系清晰，节省材料，降低造价。另外，变截面的型钢梁由于其刚度变化，还能使节点处承受的荷载更加均匀的扩散到筒型基础。

本发明的基础结构体系设置桩间支撑和筒间的整体钢板，使基础结构体系的下部结构整体性更强，增大了传力体系的整体刚度，结构受力效果更好。桩间支撑和整体钢板撑既加强了四个桩体以及桩体和型钢梁整体的刚度，使桩体和型钢梁能够在保证自身刚度前提下有效地将上部结构的荷载传递到筒型基础上，而且加强了四个筒型基础的整体性，能有效地改善施工过程中筒型基础间的相互错动等情况，有利于提高施工质量，同时优化了四个筒型基础的受力，避免四个筒型基础间的内力差异过大，从而减小基础结构体系整体的不均匀沉降，保证其能正常发挥自身优势。