[发明专利]海上风电自立式多边形筒型基础

说明书

本发明涉及一种海上风电自立式多边形筒型基础，该基础包括过渡段和设置在过渡段下端的多边形筒，过渡段上端与塔筒对接，多边形筒顶部设有多边形底板，多边形底板上设有底板梁系；过渡段下端通过底板梁系与多边形底板连接。本发明解决传统筒型基础钢筒壁易屈曲、底板跨度过大无法支模、需要设置胎架、浮运时稳性不佳等弊端，适用于软弱黏土层较厚的海洋地质条件，不仅兼有承载面积大、可负压下沉、可一步式安装以及在位时稳定性佳等优点，且独有筒壁不会屈曲、减小底板跨度方便支模、基础浮运重心低、稳性佳、省去胎架费用、模板制作方便、重复利用率高等优势，提高了基础下沉施工的稳定性，相比于常规复合筒型基础可减少综合造价10％～25％。

技术领域

本发明涉及一种海上风电基础结构，具体涉及一种海上风电自立式多边形筒型基础。

背景技术

基于我国近海区域较大部分是淤泥、粉质黏土等软弱地基条件，一般为满足地基承载力和基础变形要求，通常采用传统的桩基础如单桩基础和导管架基础，这两种基础形式需要大型吊装船和打桩船辅助施工，通过锤击打桩，桩穿透软弱土层进入较好的持力层，这种传统桩式基础造价较高且工期长。

随着海上风电机组单机容量的增大，采用传统单桩及导管架基础需要增大基础的尺寸和材料用量，且大直径单桩打桩受到施工设备的限制成为难以逾越的问题，针对这个问题，专利CN107761755A、专利CN106759445和专利CN102877478A公开了一种吸力式复合筒型基础，该筒型基础可采用负压下沉安装方式，避免了繁琐的打桩流程，筒型基础由于其受力特性和施工方法，适用于有一定承载力的黏土、砂土等土层。但该筒型基础仍存在以下弊端：(1)下部筒体采用薄壁钢板，在其上制造过渡段时为避免筒壁屈曲，需要在筒内设置胎架，增加了基础的施工成本；(2)薄壁钢筒结构在运输和负压下沉时易产生屈曲，下沉风险较大；(3)过渡段和底板荷载传力方式复杂，无法充分运用筒基础下部结构承载。

针对我国近海覆盖层较厚的冲积型软土地质条件及以上传统基础形式的弊端，提出了一种海上风电自立式多边形筒型基础，这种吸力筒基础解决了原有多边形筒型基础的筒壁与外仓板连接节点受力大易产生破坏问题，使外仓板达到最小长度，减小了钢材用量，增大了外仓板的刚度，解决了外仓板充气下沉时易屈曲问题。并且不需要设置胎架，节省了安装、运输、下沉施工和胎架吊装费用，不仅兼有承载面积大、可负压下沉、安装便捷以及在位时稳定性佳等传统筒型基础的优点，且独有不设置胎架也可坐地建造、结构的在位强度和稳定性佳、在位状态下混凝土的抗压性能和钢材的抗拉性能可以得到充分发挥、筒壁与外仓板连接节点受力小、外仓板长度大量减小、下沉时筒体不会屈曲等优势，有益于减小基础尺寸，进一步降低基础造价，适用于淤泥、淤泥质土、粉土等软弱地基。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种海上风电自立式多边形筒型基础，该基础采用一步式整体安装工艺，经济性好，适用于淤泥、淤泥质土和粉土等软弱地基。

本发明采用的技术方案是：一种海上风电自立式多边形筒型基础，其特征在于：包括过渡段、多边形底板、底板梁系和多边形筒，所述过渡段为内部空腔结构，上端与塔筒对接，下端设有多边形筒；所述过渡段和多边形筒之间设有多边形底板和底板梁系；

所述多边形筒和多边形底板围合成一个上端封闭、下端开口的筒型空腔，所述多边形筒包括外筒壁、外仓板和内仓板，所述外仓板和内仓板设置在筒型空腔内，将筒型空腔沿轴线分割成多个分仓腔,所述外仓板和内仓板通过圆形承重钢柱连接；所述外筒壁和内仓板形状相同，截面为多边形，且所述外筒壁和内仓板对应面平行，所述外筒壁侧棱边与内仓板对应的侧棱边之间均设有外仓板。

作为优选，所述外筒壁合围成截面为正多边形的混凝土结构，所述外筒壁内外侧各包一层钢板，其中混凝土厚度为100～500mm，钢板厚度为3～20mm，边数为4～12，边长为10～30m。

进一步的，所述多边形底板设置于多边形筒上端，为底面包钢的混凝土结构；所述多边形底板的外缘形状及大小与多边形筒的外筒壁一致。