CN108589763B - 一种筒型基础防屈曲结构 - Google Patents

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Abstract

一种筒型基础防屈曲结构，涉及海上风电结构领域，包括止屈架、吊绳、挂吊点，止屈架外缘和拐角与吊绳下端连接；吊绳上端通过挂吊点固定于筒型基础顶盖下方，止屈架分置于筒型基础每个分舱内，保证了筒壁与分舱板的在浮运与下沉过程中的屈曲现象可控。当出现屈曲时，筒壁与分舱板受到止屈架水平方向的限制，不再继续变形，通过调整负压压力，可实现筒型基础的继续下沉。由于止屈架挂置于吊绳之上，下沉到一定深度后，止屈架接触泥面，并随着继续下沉而不断上升，这并不造成下沉过程中筒型基础的阻力增大。此外，该结构形式极为简单，设计难度与施工难度都不大，具有突出的有益效果与良好的运用前景。

Description

一种筒型基础防屈曲结构
技术领域
本发明涉及海上风电及海洋结构，是一种可防止筒型基础负压下沉过程中屈曲现象的结构形式。
背景技术
近年来，复合筒型基础结构开始逐渐运用于我国海上风电项目的建设当中，具有显著的优势。首先，复合筒型基础结构可实现从基础到风机的整体一步式安装，极大提高海上风电的安装效率，简化安装工序，降低安装成本的同时也降低了不利天气出现的风险。其次，复合筒型基础结构水平承载能力高，可抵抗较大风荷载，有利于风机正常运行。此外，筒型基础结构形式简单，设计难度不大，建造过程简单，成本低廉。
目前，筒型基础存在的问题主要集中在下沉作业方面。为保证风电结构一步式安装，筒型基础的运输通常采用充气浮运方法，而下沉则通常采用抽取负压方法。不过，对于相对较薄的钢制筒壁，浮运过程中各分舱内部不均衡气压以及下沉过程中过大负压很容易造成筒壁或分舱板的屈曲。尤其在下沉过程中，一旦各分舱内的负压抽取过快或发生不平衡现象，筒壁或分舱板极有可能出现突然屈曲，并造成不可修复的破坏，导致筒型基础无法拔出也无法继续下沉，严重影响风电结构安装。为此，一些学者建议增大筒型基础外壁与分舱板厚度，以保证筒壁的抗屈曲能力。但这势必造成筒型基础下沉过程中端阻力升高，也会使得筒型基础的造价提高。
因此，有必要提出一种简便的结构形式，专门针对薄壁钢制筒型基础结构，保证在下沉过程中筒壁屈曲的可控，提高筒型基础的安全性。
发明内容
本申请旨在提出一种适用于薄壁钢制筒型基础的防屈曲结构，该结构可保证筒型基础在浮运过程中与下沉过程中的筒壁屈曲可控，且结构简单易于实现。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种筒型基础防屈曲结构，包括止屈架、吊绳、挂吊点，止屈架外缘和拐角与吊绳下端连接；吊绳上端通过挂吊点固定于筒型基础顶盖下方，止屈架为环状结构，其外轮廓形状与筒型基础分舱横截面形状一致；止屈架分置于筒型基础每个分舱内，并与筒型基础侧壁及分舱板之间设有缝隙。
进一步的，每个分舱内的止屈架设置数量为1-2层，层数根据筒型基础直径/高度比进行调整。对于筒型基础直径/高度大于0.5，设置单层止屈架，布设位置为侧壁高度的1/2。对于筒型基础直径/高度小于0.5，设置双层止屈架，布设位置为侧壁高度的1/3与2/3，且上层止屈架与下层止屈架的外缘处错位布置，其错位高度为下层止屈架1B厚度，错位宽度为错位高度的2倍。
进一步的，止屈架与筒型基础侧壁及分舱板之间的缝隙大小为3～5mm。
进一步的，止屈架采用钢材或合金材料，止屈架内部设置加筋肋。
进一步的，挂吊点为挂钩或挂扣。
本发明的有益效果是：采用止屈架与吊绳的方式，相当于对筒型基础内部增加了可竖向移动的水平加筋肋，保证了筒壁与分舱板的在浮运与下沉过程中的屈曲现象可控。当出现屈曲时，筒壁与分舱板受到止屈架水平方向的限制，不再继续变形，通过调整负压压力，可实现筒型基础的继续下沉。由于止屈架挂置于吊绳之上，下沉到一定深度后，止屈架接触泥面，并随着继续下沉而不断上升，这并不造成下沉过程中筒型基础的阻力增大。此外，该结构形式极为简单，设计难度与施工难度都不大，具有突出的有益效果与良好的运用前景。
附图说明
图1一种筒型基础防屈曲结构纵剖面图(单层止屈)；
图2一种筒型基础防屈曲结构纵剖面图(双层止屈)；
图3一种筒型基础防屈曲结构横剖面图；
图4一种筒型基础防屈曲结构双层止屈错位布置图；
图5一种筒型基础防屈曲结构下沉示意图(单层止屈)；
图6一种筒型基础防屈曲结构下沉示意图(双层止屈)；
图中：1、止屈架；1A、上层止屈架；1B、下层止屈架；2、吊绳；3、挂吊点；4、顶盖；5、分舱；6、侧壁；7、分舱板。
具体实施方式
实施例1：
一种筒型基础防屈曲结构由止屈架1、吊绳2、挂吊点3组成，为单层止屈结构。其中，止屈架1采用钢材；止屈架1分置于筒型基础每个分舱5内，环状结构，其外轮廓形状与筒型基础分舱5横截面形状一致，内部设置加筋肋；止屈架1布设位置为侧壁高度的1/2；止屈架1与筒型基础侧壁6及分舱板7之间设有缝隙，缝隙大小控制在3～5mm；止屈架1外缘和拐角与吊绳2下端连接；吊绳2上端通过挂吊点3固定于筒型基础顶盖4下方，吊绳2的长度为7.5m，数量为56根；挂吊点3为挂扣，数量为56个。
该实施例中筒型基础直径为30m，高度为15m，共包括7个分舱5。
实施例2：
一种筒型基础防屈曲结构由上层止屈架1A、下层止屈架1B、吊绳2、挂吊点3组成，为双层止屈结构。其中，上层止屈架1A与下层止屈架1B采用钢材；上层止屈架1A与下层止屈架1B分置于筒型基础每个分舱5内，环状结构，其外轮廓形状与筒型基础分舱5横截面形状一致，内部设置加筋肋；上层止屈架1A与下层止屈架1B分别布设于侧壁高度的1/3与2/3处，且其外缘处错位布置，错位高度为下层止屈架1B厚度，错位宽度为错位高度的2倍；上层止屈架1A及下层止屈架1B与筒型基础侧壁6及分舱板7之间设有缝隙，缝隙大小控制在3～5mm；止屈架1A、1B的外缘和拐角与吊绳2下端连接；吊绳2上端通过挂吊点3固定于筒型基础顶盖4下方，吊绳2的长度为7m，数量为56根；挂吊点3为挂扣，数量为56个。
该实施例中筒型基础直径为30m，高度为20m，共包括7个分舱5。
上述两个实施例的下沉过程：
对各分舱5抽负压，使得筒型基础均匀下沉；当负压抽取过大，或各舱压力失衡，会导致筒型基础侧壁6以及分舱板7突然向内产生屈曲趋势；此时，筒型基础侧壁6以及分舱板7会紧贴止屈架1侧边；由于止屈架1具备较强的轴向抗压能力，会保证筒型基础侧壁6与分舱板7不发生屈曲破坏；随后，降低各分舱5内的负压压力大小，使得屈曲状态缓解；等待下沉与压力稳定后再进一步抽取负压进行下沉；下沉过程中，不论何时发生屈曲，均可按上述工作止屈，保证筒型基础下沉可靠性；当下沉到一定深度后，止屈架1开始接触泥面，吊绳2开始松弛，直至下沉完毕，止屈架1与筒型基础顶盖4靠拢。
双层止屈中的上层止屈架1A、下层止屈架1B的作用与单层止屈的相同；当下沉到一定深度后，下层止屈架1A首先接触泥面，吊绳2松弛；继续下沉后，上层止屈架1A与下层止屈架1B靠拢，由于错位布置，重叠后的止屈架不会在水平方向上发生错动；当进一步下沉后，两层重叠后的止屈架一并向筒型基础顶盖4靠拢。

Claims (4)

1.一种筒型基础防屈曲结构，其特征是：包括止屈架（1）、吊绳（2）、挂吊点（3），止屈架（1）外缘和拐角与吊绳（2）下端连接；吊绳（2）上端通过挂吊点（3）固定于筒型基础顶盖（4）下方，止屈架（1）为环状结构，其外轮廓形状与筒型基础分舱（5）横截面形状一致；止屈架（1）分置于筒型基础每个分舱（5）内，并与筒型基础侧壁（6）及分舱板（7）之间设有缝隙；
对于筒型基础直径/高度小于0.5，设置双层止屈架（1），布设位置为侧壁高度的1/3与2/3，且上层止屈架（1A）与下层止屈架（1B）的外缘处错位布置；
上层止屈架（1A）与下层止屈架（1B）错位高度为下层止屈架（1B）厚度，错位宽度为错位高度的2倍；
止屈架（1）内部设置加筋肋。
2.根据权利要求1所述的筒型基础防屈曲结构，其特征是：止屈架（1）与筒型基础侧壁（6）及分舱板（7）之间的缝隙大小为3~5mm。
3.根据权利要求1所述的筒型基础防屈曲结构，其特征是：止屈架（1）采用钢材或合金材料。
4.根据权利要求1所述的筒型基础防屈曲结构，其特征是：挂吊点（3）为挂钩或挂扣。
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