CN103835305B - 一种新型导管架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型导管架，其包括主导管、辅导管、主桩和辅桩，辅导管通过支撑与主导管连接，主导管和辅导管内侧分别与主桩和辅桩的上部间隙配合，辅导管为三根以上，均设于主导管的周侧，辅导管上端靠近主导管上端，并沿主导管的圆周切线方向倾斜，主导管与主桩，辅导管与辅桩间隙配合的部分设有剪力键。本发明采用以上技术方案，通过将导管架分为主导管、辅导管、主桩和辅桩，降低运送过程中的难度，辅导管通过支撑与主导管连接，能够增加导管架整体的稳定性，辅导管均设于主导管的周侧，辅导管上端靠近主导管上端，并沿主导管的圆周切线方向倾斜，这样可以逐步增大倾覆半径及抗弯模量，从而提高导管架的承载性能。

Description

一种新型导管架

技术领域

本发明属于一种海上风机基础，特别涉及一种新型导管架。

背景技术

目前，海上风电场的开发大部分集中在欧洲的丹麦、德国、荷兰、英国、瑞典、爱尔兰等国家。其基础形式以单桩基础为主，占到了74%，其次为导管架基础，其它基础如重力式基础、三角架基础、吸力基础、门架式基础、负压式基础、漂浮基础应用相对较少。国内起步较晚，导管架基础是海上项目常见形式之一。

海上风机基础结构主要承受风、浪、流等长期循环荷载作用，与欧洲相比，我国近海海床地质条件差，在基础结构设计中对于基础结构承载力提出了更高的要求，目前，我国海上风电场建设海域的水深通常在20m以下，风机基础结构主要采用大直径单桩基础和三角架、五角架为代表的单立柱多桩基础，随着风电机组单机容量的增加以及海上风电场向更深水域（例如水深超过40m）的建设，并考虑到经济性及施工等因素的影响，传统大直径单桩基础和常规的单立柱多桩导管架基础的适用性受到一定的限制。为了解决这一现状，专利号CN201220359844的海上风机多桩导管架式基础从结构型式改良入手，提供一种海上风机多桩导管架式基础，旨在提高基础结构承载性能和整体稳定性并能够适应更深海域（40m左右）。海上风机多桩导管架式基础，包括竖直布置的中立柱，所述中立柱四周绕其轴线均匀布置至少三根倾斜角度相同的倾斜式导管，各导管同一端的端点合围成以中立柱为中心的正多边形，相邻各导管之间刚性连接有横撑，且中立柱与各导管之间刚性连接有斜撑。

但该种结构虽然提高了基础结构承载性能和整体稳定性，但其承载性能和整体稳定性还是不能够满足海上风机基础结构的要求，且其结构较复杂。使用时，其需要组装好，再运送至使用位置，运送过程中其占用空间较大，增大运送难度。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明的目的为提供承载性能和整体稳定性高，结构简单，运送便捷的一种新型导管架。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种新型导管架，其包括主导管、辅导管、主桩和辅桩，所述辅导管通过支撑与主导管连接，所述主导管和辅导管内侧分别与主桩和辅桩的上部间隙配合，所述辅导管为三根以上，均设于主导管的周侧，辅导管上端靠近主导管上端，并沿主导管的圆周切线方向倾斜，所述主导管与主桩，辅导管与辅桩间隙配合的部分设有剪力键。

采用以上结构，通过将导管架分为主导管、辅导管、主桩和辅桩，运送的过程中主导管和辅导管与主桩和辅桩分开，运送至使用地点后，再将其安装起来，运送过程中占用的空间小，能够显著降低运送难度。辅导管通过支撑与主导管连接，能够增加导管架整体的稳定性，辅导管均设于主导管的周侧，辅导管上端靠近主导管上端，并沿主导管的圆周切线方向倾斜，这样可以逐步增大倾覆半径及抗弯模量，从而提高导管架的承载性能。剪力键能够增加导管架的抗拔力。

所述主导管包括上部和下部，所述上部直径大于下部直径，上部与下部之间圆弧过渡。圆弧过渡便于连接主导管的上部和下部，同时能够增加主导管整体线条的流畅性，减少应力集中，增加导管架的承载性能和稳定性。

所述主导管与主桩，辅导管与辅桩的间隙内分别填充有微膨胀混凝土。增加了连接的可靠性，使主导管，辅导管与辅桩连接为一体，增加导管架的承载性能和稳定性。

所述剪力键分别设于主导管或主桩以及辅导管或辅桩上。

所述剪力键设于主导管和主桩以及辅导管和辅桩上。

所述支撑包括上支撑、中支撑和下支撑，所述上支撑和下支撑垂直于主导管的轴线，中支撑与主导管的轴线形成夹角。能够保证导管架的承载性和稳定性的同时，取消了辅导管与辅导管之间的支撑，极大简化结构形式，降低了导管架的整体重量。

所述夹角为0-90度。

本发明采用以上技术方案，通过将导管架分为主导管、辅导管、主桩和辅桩，方便运送，降低运送过程中的难度，辅导管通过支撑与主导管连接，能够增加导管架整体的稳定性，辅导管均设于主导管的周侧，辅导管上端靠近主导管上端，并沿主导管的圆周切线方向倾斜，这样可以逐步增大倾覆半径及抗弯模量，从而提高导管架的承载性能。适用于水深30-50m海域，用于海上发电机组运行。

附图说明

下面将结合附图说明和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明一种新型导管架的主导管与辅导管连接后的结构示意图；

图2为本发明一种新型导管架的主桩与辅桩的结构示意图；

图3为本发明一种新型导管架的组装后的立体结构示意图；

图4为本发明一种新型导管架的组装后的俯视结构示意图；

图5为图4沿A-A的局部剖面结构示意图；

图6为图5中Ⅰ的放大图；

图7为图5中Ⅱ的放大图；

图8为图5中Ⅲ的放大图。

具体实施方式

根据图1-8之一所示，本发明一种新型导管架，其包括主导管1、辅导管2、主桩3和辅桩4，所述辅导管2通过支撑5与主导管1连接，所述主导管1和辅导管2内侧分别与主桩3和辅桩4的上部间隙配合，所述辅导管2为三根以上，均设于主导管1的周侧，辅导管2上端靠近主导管1上端，并沿主导管1的圆周切线方向倾斜，所述主导管1与主桩3，辅导管2与辅桩4间隙配合的部分设有剪力键6。

所述主导管1包括上部11和下部12，所述上部11直径大于下部12直径，上部11与下部12之间圆弧13过渡。圆弧13过渡便于连接主导管1的上部11和下部12，能够节省材料，同时能够增加主导管1整体线条的流畅性，减少应力集中，增加导管架的承载性能和稳定性。

所述主导管1与主桩3，辅导管2与辅桩4的间隙内分别填充有微膨胀混凝土。增加了连接的可靠性，使主导管1与主桩3，辅导管2与辅桩4连接为一体，增加导管架的承载性能和稳定性。

剪力键6有两种状况：一种为所述剪力键6分别设于主导管1或主桩3以及辅导管2或辅桩4上。

另一种为所述剪力键6设于主导管1和主桩3以及辅导管2和辅桩4上。

剪力键的截面为多边形，可以为梯形，三角形等形状，可设于主导管1与主桩3，辅导管2与辅桩4间隙配合部分的任意位置。

所述支撑5包括上支撑51、中支撑52和下支撑53，所述上支撑51和下支撑53垂直于主导管1的轴线，中支撑52与主导管1的轴线形成夹角。在能够保证导管架的承载性和稳定性的同时，取消了辅导管2与辅导管2之间的支撑，极大简化结构形式，降低了导管架的整体重量。

所述夹角为0-90度。

在实际应用中主导管1上部11和下部12的直径，以及辅导管2的直径可以根据实际需要进行加工，主导管1及辅导管2的长度根据海平面到海泥面的距离而定，在图3中，主导管1上部11直径为6000mm厚60mm钢管，下部12直径2230mm厚75mm钢管，辅导管2为直径1935mm厚15mm，辅导管2长度为22300mm。使用时导管架先在陆地预制好后，拖运到海上安放就位，在主导管1中插入主桩3，在辅导管2内插入辅桩4，借助主导管1及辅导管2的导向作用，将主桩1和辅桩4打入持力层，然后浇筑流动性好的微膨胀混凝土即可，安装简便。

Claims (5)

1.一种导管架，其特征在于：该导管架由主导管、辅导管、主桩和辅桩构成，所述辅导管通过支撑与主导管连接，所述支撑包括上支撑、中支撑和下支撑，所述上支撑和下支撑垂直于主导管的轴线，中支撑与主导管的轴线形成夹角，所述主导管和辅导管内侧分别与主桩和辅桩的上部间隙配合，所述辅导管为三根以上，均设于主导管的周侧，辅导管上端靠近主导管上端，并沿主导管的圆周切线方向倾斜，所述主导管与主桩，辅导管与辅桩间隙配合的部分设有剪力键。

2.根据权利要求1所述的一种导管架，其特征在于：所述主导管包括上部和下部，所述上部直径大于下部直径，上部与下部之间圆弧过渡。

3.根据权利要求1所述的一种导管架，其特征在于：所述主导管与主桩，辅导管与辅桩的间隙内分别填充有微膨胀混凝土。

4.根据权利要求1所述的一种导管架，其特征在于：所述剪力键分别设于主导管或主桩以及辅导管或辅桩上。

5.根据权利要求1所述的一种导管架，其特征在于：所述剪力键设于主导管和主桩以及辅导管和辅桩上。