CN112376530A - 一种自升式升压站的水平支撑装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自升式升压站的水平支撑装置，其特征在于：由四个套筒、二条横向撑杆和二条纵向撑杆固定连接构成刚性方形支撑结构，各套筒分别套接在升压站桩腿上形成滑动连接结构；在所述升压站桩腿上各设有若干个径向桩腿通孔，在所述套筒上各设有一个径向套筒通孔，通过钢插销插接在桩腿通孔和套筒通孔上定位构成对水平支撑结构的定位支撑，形成滑动升降式水平支撑结构。能够解决现有水平支撑结构存在支撑刚度不够、难以抵抗波浪及气流的冲击、不能随平台一起拖航和建造成本较高等问题，具有支撑刚度强、能够抵抗波浪及气流的冲击、能够随平台一起拖航和建造成本较低等突出的实质性特点和显著进步。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于自升式升压站的水平支撑装置。属于海上风力发电设备技术领域。
背景技术
由于风能是一种清洁的可再生绿色能源，开发效率高，经济性好，具有大规模开发条件和商业化前景，因此，国内、外都在大力建设风电场，使风力发电技术也得到了快速发展。在风电场中，一般都需要建设升压站，而自升式升压站结构，由于其具有不需要大型浮吊吊装上部组块，也不需要打桩船去打桩，因此受到市场的欢迎。
现有技术的自升式升压站支撑结构，由于支撑结构设置不合理，存在如下问题：(1)对升压站整体结构的支撑刚度不够，难以抵抗波浪及气流的冲击。(2)支撑结构不能随平台一起拖航，需要单独运输到指定地点，运输成本较高。(3)需要额外的施工船舶进行作业，建造成本高。
发明内容
本发明的目的，是为了解决现有水平支撑结构存在支撑刚度不够、难以抵抗波浪及气流的冲击、不能随平台一起拖航和建造成本较高等问题，提供一种自升式升压站的水平支撑装置，具有支撑刚度强、能够抵抗波浪及气流的冲击、能够随平台一起拖航和建造成本较低等突出的实质性特点和显著进步。
本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种自升式升压站的水平支撑装置，其结构特点在于：由四个套筒、二条横向撑杆和二条纵向撑杆固定连接构成刚性方形支撑结构，各套筒分别套接在升压站桩腿上形成滑动连接结构；在所述升压站桩腿上各设有若干个径向桩腿通孔，在所述套筒上各设有一个径向套筒通孔，通过钢插销插接在桩腿通孔和套筒通孔上定位构成对水平支撑结构的定位支撑，形成滑动升降式水平支撑结构。
本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
进一步地，所述四个套筒呈四角分布，二条横向撑杆的两端各与一个套筒固定连接后呈横向平行状，二条纵向撑杆的两端各与一个套筒固定连接后呈纵向平行状。
进一步地，在刚性水平支撑结构内设有辅助支撑结构，所述辅助支撑结构由四条斜撑杆连接构成，所述斜撑杆首尾连接在横向撑杆和纵向撑杆上，形成菱形支撑结构。
进一步地，在所述套筒的上端各设有一上环板、下端各设有一下环板，形成对桩腿的加强连接结构，以形成水平支撑结构对海上升压站及平台的抗剪力结构及增强支撑结构。
本发明具有如下突出的实质性特点和显著技术进步：
1、本发明由于在升压站桩腿上设有刚性水平支撑结构，所述刚性水平支撑结构由四个套筒、二条横向撑杆和二条纵向撑杆固定连接构成，所述套筒分别套接在升压站桩腿上形成滑动连接结构；在所述升压站桩腿上各设有若干个径向桩腿通孔，在所述套筒上各设有一个径向套筒通孔，通过钢插销插接在桩腿通孔和套筒通孔上定位构成对水平支撑结构的定位支撑，形成滑动升降式水平支撑结构。因此能够解决现有水平支撑结构存在支撑刚度不够、难以抵抗波浪及气流的冲击、不能随平台一起拖航和建造成本较高等问题，具有支撑刚度强、能够抵抗波浪及气流的冲击、能够随平台一起拖航和建造成本较低等突出的实质性特点和显著进步。
2、本发明由于具有升降式结构，可沿桩腿提升或下降，在闲时升高至海水上方并隐藏在升压站平台底面，因此解决自升式升压站长期浸泡在海中被海水侵蚀的不利条件，提升自升式升压站在海上的自我生存能力。
3、本发明通过二条横向撑杆、二条纵向撑杆与四个套筒固定连接成平面方形刚性整体，通过四个套筒套接在桩腿上，使所述方形刚体与桩腿构成一个整体构件，因此具有抗弯刚度大、平面支撑刚度强等特点，另外，由于所构成的水平支撑结构整体套接在桩腿上，因此，一方面可使所述水平支撑结构能实现整体结构平台下部桩腿的抗扭转作用，另一方面具有安装与就位方便等特点。
4、本发明涉及的水平支撑结构构结构简单、安装方面及造价低廉，适用于各类海上自升式海上升压站平台，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明具体实施例的自升式升压站结构就位状态图。
图2为本发明具体实施例的水平支撑装置平面结构示意图。
图3为本发明具体实施例的升压站桩腿与圆形套筒连接结构示意图。
图中，自升式升压站平台10，升压站桩腿1，水平支撑装置2，横向撑杆2-2，斜撑杆4-1，圆形套筒2-1，上环板5，下环板6，钢插销3。
具体实施方式
具体实施例1：
参照图1-图3，本具体实施例1设置在升压站桩腿1上，由四个套筒2-1、二条横向撑杆2-2和二条纵向撑杆2-3固定连接构成刚性方形支撑结构2；所述升压站桩腿1有四条并形成四角布置，在所述升压站桩腿1上设有刚性水平支撑结构2，所述刚性水平支撑结构2由四个套筒2-1、二条横向撑杆2-2和二条纵向撑杆2-3固定连接构成，所述套筒2-1分别套接在升压站桩腿1上形成滑动连接结构；在所述升压站桩腿1上各设有若干个径向桩腿通孔，在所述套筒2-1上各设有一个径向套筒通孔，通过钢插销3插接在桩腿通孔和套筒通孔上定位构成对水平支撑结构2的定位支撑，形成滑动升降式水平支撑结构。
本实施例中：
所述四个套筒2-1呈四角分布，二条横向撑杆2-2的两端各与一个套筒2-1固定连接后呈横向平行状，二条纵向撑杆2-3的两端各与一个套筒2-1固定连接后呈纵向平行状。
在刚性水平支撑结构2内设有辅助支撑结构4，所述辅助支撑结构4由四条斜撑杆4-1连接构成，所述斜撑杆4-1首尾连接在横向撑杆2-2和纵向撑杆2-3上，形成菱形支撑结构。
在所述套筒2-1的上端各设有一上环板5、下端各设有一下环板6，形成对桩腿1的加强连接结构，以形成水平支撑结构2对海上升压站的抗剪力结构及增强支撑结构。
下面对本发明实施例的工作原理进行详细说明：
如图1所示，本实施例设置在自升式升压站平台10的底面，该自升式升压站设置在四根升压站桩腿1上，所述升压站桩腿1通过位于自升式升压站平台10的上、下两侧的固定连接件7与自升式升压站平台10固定连接。所述水平支撑结构2可根据需要在自升式升压站平台10的底部进行升/降。
如图2所示，水平支撑结构2中，横向撑杆2-2、纵向撑杆2-3的中部与斜撑杆4-1通过焊接成固定连接结构，横向撑杆2-2、纵向撑杆2-3的两端与套筒2-1通过焊接成固定连接结构，这样通过焊接使横向撑杆2-2、纵向撑杆2-3、斜撑杆4-1和套筒2-1固定连接成一体式刚性结构，构成一个稳定的水平体系，形成对自升式升压站10的水平支撑。
如图3所示，本具体实施例中还设置有钢插销3、上环板5和下环板6，钢插销3用于水平支撑结构2与升压站桩腿1的固定定位。具体是：在所述升压站桩腿1上各设有若干个径向桩腿通孔，在所述套筒2-1上各设有一个径向套筒通孔，通过钢插销3插接在桩腿通孔和套筒通孔上定位构成对水平支撑结构2的定位支撑。上环板5、下环板6通过焊接固定连接在套筒1的两端，一方面可以用于连接固定在自升式升压站10的甲板底的钢丝绳，另一方面可以增加该圆形桩套筒1的抗剪能力，形成增强型支撑结构体系。圆形桩套筒1上的径向通孔和升压站桩腿1上的径向通孔通过钢插销3进行连接，在安装时，通过自升式升压站平台10移动到水平支撑结构的安装位置，待整体就位稳定后，然后采用钢插销3穿过圆形桩套筒1上的径向通孔和升压站桩腿1上的径向通孔，待钢插销3到达指定位置以后，采用焊接或者螺母拧紧、卡扣卡紧等形式连接固定。
所述水平支撑结构2，在运输过程中安装于升压站平台10的底部，同时在升压站桩腿1底部的桩靴基础以上，安装时，桩靴先进行往下的就位，在桩靴就位以后，再进行水平支撑结构2的安装，由于其形成个一个平面稳固受力体系，对整体自升式升压站结构来说，能够减少桩腿的计算长度，抵抗自升式升压站在服役期受到的各种极端荷载的作用。
由于水平支撑装置均需要进行防腐保护，其中钢插销3采用特种结构钢，同时紧固件也需要采用较强的防腐保护措施，确保结构在25年及以上的生命周期内保持固定。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
需要说明的是：
所述自升式升压站1与普通自升式船舶类似，但是其服役时间更长，长时间超过25年都处于恶劣的海况条件下，正常情况下，其上部船体重量比常规船舶要更重。
水平支撑装置为平面桁架结构，四个桩腿上的套筒通过水平杆件连接，在水平杆件之间连接有菱形撑，桩腿套筒由上下环板与圆形套管组成。
套筒的圆形套管上开孔，孔与桩腿上的孔通过插销进行连接，用来承担水平支撑的竖向荷载。
水平支撑不放置于浪溅区的标高，根据水深的不同，可以根据结构要求布置于大气区或者浪溅区底部以下水下区。
所述水平支撑装置在自升式平台拖航时处于平台底部，与平台底采用软连接得到形式，如钢丝绳等；待平台到达指定位置以后再进行安装。
所述水平支撑结构2，在桩腿底部压桩完成，桩腿已经就位完成以后进行安装，如果设计水平支撑处于水下区，则在平台10抬升之前，先进行水下安装，然后切断与平台之间的软连接以后，直接抬升平台10至设计标高；如果设计水平支撑处于大气区，可以先提升平台10至一定标高，然后安装水平支撑，待支撑就位以后，切断与平台10软连接，抬升平台10至设计标高。
基于此，本发明在于根据自升式升压站的构造情况，提供一种结构简单、稳定性好的水平支撑装置，提高自升式升压站的侧向刚度，本发明的目的是这样实现的：
具体实施例2：
本发明具体实施例2的特点是：在具体实施例1的基础上省略上环板5和下环板6，以减轻水平支撑装置的重量和降低成本。其余同具体实施例1。
具体实施例3：
本发明具体实施例3的特点是：在具体实施例1的基础上省略辅助支撑结构4，以减轻水平支撑装置的重量和降低成本。其余同具体实施例1。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种自升式升压站的水平支撑装置，其特征在于：由四个套筒(2-1)、二条横向撑杆(2-2)和二条纵向撑杆(2-3)固定连接构成刚性方形支撑结构(2)，各套筒(2-1)分别套接在升压站桩腿(1)上形成滑动连接结构；在所述升压站桩腿(1)上各设有若干个径向桩腿通孔，在所述套筒(2-1)上各设有一个径向套筒通孔，通过钢插销(3)插接在桩腿通孔和套筒通孔上定位构成对水平支撑结构(2)的定位支撑，形成滑动升降式水平支撑结构。
2.根据权利要求1所述的一种自升式升压站的水平支撑装置，其特征在于：所述四个套筒(2-1)呈四角分布，二条横向撑杆(2-2)的两端各与一个套筒(2-1)固定连接后呈横向平行状，二条纵向撑杆(2-3)的两端各与一个套筒(2-1)固定连接后呈纵向平行状。
3.根据权利要求1或2所述的一种自升式升压站的水平支撑装置，其特征在于：在刚性水平支撑结构(2)内设有辅助支撑结构(4)，所述辅助支撑结构(4)由四条斜撑杆(4-1)连接构成，所述斜撑杆(4-1)首尾连接在横向撑杆(2-2)和纵向撑杆(2-3)上，形成菱形支撑结构。
4.根据权利要求3所述的一种自升式升压站的水平支撑装置，其特征在于：在所述套筒(2-1)的上端各设有一上环板(5)、下端各设有一下环板(6)，形成对桩腿(1)的加强连接结构，以形成水平支撑结构(2)对海上升压站的抗剪力结构及增强支撑结构。
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