[实用新型]一种预应力中空夹层钢管混凝土格构式混合导管架

说明书

本实用新型公开了一种预应力中空夹层钢管混凝土格构式混合导管架。由风机、钢塔筒、转接装置，格构式导管架和钢桩构成。所述格构式导管架的角柱与所述钢桩采用法兰连接；所述转接装置布置于导管架顶部；所述钢塔筒与转接装置上部采用法兰连接；所述风机布置在钢塔筒上；所述格构式导管架可采用三角形或四边形，角柱均采用预应力中空夹层钢管混凝土；格构式导管架中的斜杆采用普通钢管，交叉节点灌注混凝土。格构式导管架主要构件采用中空夹层钢管混凝土和普通钢管，钢材和混凝土的用量减少，并对主要支撑杆件施加通长连续预应力，能够改善结构抗拉性能、防止混凝土开裂，是一种全新的海上风电导管架形式。

技术领域

本实用新型涉及海上风力发电技术领域。

背景技术

风电作为一种清洁能源,近年来备受世界瞩目。海上风电相较普通风电而言,具有风速更大,运行更稳,可利用时间更长的显著优势,且海上风电场接近人口稠密、对用电需求量巨大的大中型城市,因此将成为风电行业蓝海,潜力巨大。

导管架式风机基础是目前海上风电结构使用较多的一种基础形式，可适用于大型风机和深海领域。海上风电结构在运行期间基础不仅承受水动力载荷，风机还会受到气动载荷的长期作用，结构内部频繁的交变应力有可能造成节点的疲劳破坏。传统导管架多采用格构式钢管导管架，定位及水平精度要求高，调平困难。现场拼装、灌浆、吊装周期过长，且水下灌浆质量要求高，施工工艺及设计参数控制难度大。

因此，为了有效利用我国丰富的海上风电资源，精简工程实施工序、工艺，提高施工质量，并缩短安装施工时间，减少节点处疲劳破坏，应对传统导管架的结构形式做出改进，研发出性能、成本和质量最优的导管架形式。

发明内容

本实用新型综合提出了一种预应力中空夹层钢管混凝土格构式混合导管架：上部为钢塔筒，下部为格构式导管架，减小构件尺寸的同时显著降低导管架上的风荷载和波浪荷载。格构式导管架中各杆件主要承受轴向力，充分发挥材料的强度。格构式导管架的角柱采用预应力中空夹层钢管混凝土，增加刚度的同时减少钢材和混凝土的用量，降低各构件的重量，便于运输和吊装，夹层混凝土部分设置先张法预应力筋，沿高度通长整体张拉，增加结构的稳定性和抗拉性能。斜向支撑构件采用交叉节点浇筑混凝土钢管，提升节点处的疲劳性能。结构构造简单、竖向和整体稳定性好，是一种全新的风机导管架形式。结构体系全部采用装配化建造方式，各构件均在工程或现场标准化生产，显著提高施工效率、保证施工质量、降低施工措施费用。

本实用新型的技术方案如下：

一种预应力中空夹层钢管混凝土格构式混合导管架，该结构包含风机、钢塔筒、转接装置、格构式导管架、钢桩；所述格构式导管架中的角柱与所述钢桩相连，所述角柱均保持铅锤安装；所述转接装置与格构式导管架相连；所述钢塔筒下端与转接装置相连；先张预应力筋沿环向布置于角柱夹层混凝土中，沿角柱竖向通长布置；所述风机布置在钢塔筒上端；所有角柱的圆心依次连接组成正方形或三角形。钢桩与所述导管架角柱采用法兰螺杆连接，沿钢桩与角柱环向均匀布置4个长度为1.5 倍至2.5倍钢管外径长度的加劲肋，螺杆套多个垫片，垫片厚度为0.1～2mm；所述格构式导管架中的角柱长度在15米至25米之间，角柱的截面直径与钢管厚度沿高度逐渐缩小，直径变化率不超过10％，角柱为预应力中空夹层钢管混凝土，于夹层混凝土部分布置6～10根预应力筋，采用先张法，预应力筋采用预应力钢绞线，在工厂浇筑混凝土之前张拉；格构式导管架中的斜杆均采用普通钢管；所述转接装置采用钢管混凝土组合壳体，钢板内部焊接栓钉，再浇筑混凝土，钢管混凝土组合壳体端部设置牛腿，通过螺杆与钢塔筒下部法兰连接。

所述格构式导管架中的斜杆与角柱均采用焊缝连接，角柱外层钢管开洞，斜杆伸入角柱内部与内层钢管连接，斜杆端部开洞，预应力筋从孔洞穿过，于斜杆交叉节点处灌注斜杆直径3～5倍长度的混凝土；所述格构式导管架中的角柱端部设置法兰，并沿环向均匀布置4个长度为1.5倍至2.5倍钢管外径长度的加劲肋，通过螺杆与转接装置下部连接，所述转接装置于螺杆连接处设置4个长度为1.5倍至2.5 倍钢管外径长度的加劲肋。