[发明专利]海砂混凝土-FRP材质的海上浮式风电基础

说明书

本发明提供了一种海砂混凝土‑FRP材质的海上浮式风电基础，包括底浮箱和其周边均匀分布的至少3根立柱，且底浮箱及立柱均采用海砂混凝土浇筑的壁面围合而成，底浮箱和立柱内部中空，海砂混凝土内嵌FRP纤维包裹的钢筋。海砂混凝土内部横向及竖向交错布置FRP纤维包裹的钢筋。海砂混凝土浇筑的壁面两侧点阵分布有多个栅格单元，栅格单元采用FRP纤维交错塑造压制成型。本发明采用上述结构及材质，能够提升浮式风电基础的动力响应性能，并增强结构强度、力学性能和抗腐蚀性，提升海上浮式风电基础的经济性、安全性和使用寿命。

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，具体涉及一种海砂混凝土-FRP材质的海上浮式风电基础。

背景技术

我国海上风能资源丰富、风力稳定且风速较高，在我国海洋强国和开发利用可持续发展的清洁能源的背景要求下，利用浮式风电开发利用海上风能成为了我国海上能源开发利用的重要趋势。而海洋环境复杂多变，不仅有恶劣的风浪流载荷，也有高盐度高腐蚀性的特点，这极易威胁到海上浮式风电基础的结构安全性和使用寿命，针对这一问题，需要设计一种新型材质的海上浮式风电基础。

目前广泛使用的海上浮式风电基础形式之一为钢铁材质，而我国工程建设日益增多，钢铁价格逐步上涨，经济成本提升。由于海洋具有高盐度、高腐蚀性和恶劣复杂的海况，传统的钢铁材质的浮式风电基础在海洋环境下极易发生钢铁结构腐蚀的现象，导致浮式风电基础的结构强度和力学性能发生变化，进步导致海上浮式风电的安全性和使用寿命降低。因此，本专利发明了一种海砂混凝土-FRP材质的海上浮式风电基础，能有效降低浮式风电基础的经济成本，也能提高浮式风电基础抵抗复杂海洋环境影响，增强浮式风电基础的结构强度、力学性能和抗腐蚀性，改善浮式风电基础的动力响应性能，提升海上浮式风电基础的经济性、安全性和使用寿命。

发明内容

本发明提供一种海砂混凝土-FRP材质的海上浮式风电基础，能够提升浮式风电基础的动力响应性能，并增强结构强度、力学性能和抗腐蚀性，提升海上浮式风电基础的经济性、安全性和使用寿命。

本发明的技术方案是，一种海砂混凝土-FRP材质的海上浮式风电基础，包括底浮箱和其周边均匀分布的至少3根立柱，且底浮箱及立柱均采用海砂混凝土浇筑的壁面围合而成，底浮箱和立柱内部中空，海砂混凝土内嵌FRP纤维包裹的钢筋。

进一步地，所述FRP纤维包裹钢筋时钢筋位于中心，FRP纤维由缠绕并粘合在钢筋上；FRP纤维的厚度应≤0.6mm。

进一步地，海砂混凝土内部横向及竖向交错布置FRP纤维包裹的钢筋。

进一步地，海砂混凝土浇筑的壁面两侧点阵分布有多个栅格，栅格采用FRP纤维交错塑造压制成型。

进一步地，FRP栅格的厚度为4~8mm；栅格大小为200*200mm，栅格可为“田’’ 字形或“口’’字形，栅格宽度为100m~300mm。

进一步地，FRP纤维是采用玻璃纤维、碳纤维与树脂材料胶合后，缠绕或拉拔成型。

进一步地，海砂混凝土中含有粗骨料及细骨料，其中粗骨料为10~20mm的海底砂石，细骨料为4~10mm的海砂。

进一步优选地，其底浮箱包括3跟条状结构均匀从中心向四周延伸而成，立柱位于条状结构远离中心的一端。

本发明具有以下有益效果：

1.FRP纤维包裹在钢筋上能保护钢筋不被海洋的腐蚀，并能显著提高结构的抗拉和抗剪切性能，使结构在恶劣的海洋环境损伤大幅度减小。

2.采用海砂为主要骨料制成海砂混凝土具有开采方便、价格较低的优点，能避免河沙稀缺和运输费用较高的缺点，较大程度减小了工程成本。

3.海砂制备的混凝土更能适应海洋的弱碱性环境，能有效降低结构被海水侵蚀的速度，能较好保证结构的完整性和动力学性能，大幅增大了维修周期。