CN113417309A - 一种海上风电装配式钢结构风机承台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上风电预制装配式钢结构风机承台，包括沿基础环辐射状布置的若干桁架，所述桁架与封底混凝土板连接，外围结构通过钢板封闭；其中：所述桁架由依次相互平行的上弦杆、中弦杆、下弦杆以及斜杆、竖杆利用螺栓或焊接的方式实现相互固接，所述斜杆倾斜连接在相邻竖杆之间；相邻的所述竖杆支架形成的节点数量与斜杆布置方向根据基础环直径及小桩直径连接的位置受力要求自由调整，所述竖杆分别连接在上弦杆与中弦杆、中弦杆与下弦杆之间，所述竖杆之间相互平行。本发明实用性和功能性强，可广泛应用于风电技术领域。

Description

一种海上风电装配式钢结构风机承台

技术领域

本发明涉及风电领域，具体是指一种海上风电装配式钢结构风机承台。

背景技术

海上风电作为可再生能源开发利用的重要方向之一，已成为全球风电发展的研究热点。我国海上风电发展前景十分广阔，海上风电的发展将呈现出单机容量大、大水深的趋势等。对风电机组设计增加了不确定因素，如作用在叶片的空气动力、惯性力和弹性力等可变荷载通过塔筒传递到基础。地质条件的复杂，海况的多样化，对基础结构的要求也更高。多桩承台及组合式桩承台基础(一大六小)，对基础要求较大的结构刚度、良好的承载能力等优势将会有更为广阔的应用前景。相比现浇混凝土基础承台施工的主要瓶颈在于施工周期长，需要钢套箱吊装、钢筋笼绑扎和浇筑混凝土等多种施工措施保证质量及安全。由于海上的天气多变，船机投入量大，窗口期短等多方面因素，导致施工工期长，成本增加等问题。

因此，一种海上风电装配式钢结构风机承台有待提出。

发明内容

针对以上问题，本发明提出了一种海上风电装配式钢结构风机承台，与传统现浇钢筋混凝土相比，在于施工时间短，降低海上作业风险，有效的利用窗口期，增加陆上的作业时间，进行桁架的组装及拼装。

本发明提供的技术方案为：

一种海上风电预制装配式钢结构风机承台，包括沿基础环辐射状布置的若干桁架，所述桁架与封底混凝土板连接，外围结构通过钢板封闭；其中：

所述桁架由依次相互平行的上弦杆、中弦杆、下弦杆以及斜杆、竖杆利用螺栓或焊接的方式实现相互固接，所述斜杆倾斜连接在相邻竖杆之间；

相邻的所述竖杆支架形成的节点数量与斜杆布置方向根据基础环直径及小桩直径连接的位置受力要求自由调整，所述竖杆分别连接在上弦杆与中弦杆、中弦杆与下弦杆之间，所述竖杆之间相互平行。

进一步地，包括上弦杆、中弦杆、下弦杆、斜杆、竖杆、外侧立杆、外侧斜杆、上外弦杆、中外弦杆、下外弦杆、水平斜杆、水平横杆、外环梁、内环梁、抱箍、连接件、基础环、内斜杆、内立杆、封闭侧壁钢板、封闭水平钢板及节点板连接而成；若干平面桁架在基础环上辐射状布置。

进一步地，所述桁架与环梁连接，过小桩节点与小桩抱箍连接，并形成一整体；所述基础环内同样设有上弦杆、中弦杆、下弦杆，且与设于基础环外的上弦杆、中弦杆和下弦杆均在同一平面内；

位于所述基础环外部和内部的上弦杆、中弦杆以及下弦杆的连接节点处加设劲板，所述内斜杆同样位于节点位置；所述上弦杆、中弦杆、下弦杆与斜杆、立杆连接处以及所述斜杆与斜杆连接处节点同样加设节点板。

进一步地，每个所述桁架上且位于基础环内外两侧的上弦杆之间、中弦杆之间以及下弦杆之间的连接节点处同样增设劲板，所述劲板与其倾斜固接。

进一步地，相邻平面桁架上的上弦杆之间通过上弦杆、水平横杆连接杆与水平斜杆连接，所述下弦杆之间通过下弦杆水平横杆与水平斜杆连接。

进一步地，若干平面桁架上的所述下弦杆的底部通过现场浇筑混凝土底板连接，所述混凝土底板通过钢筋混凝土材料制作而成。

进一步地，当采用螺栓连接时，所述下弦杆的下翼缘上均匀预设螺栓孔，并与预埋在混凝土底板内的预留定位螺栓杆连接，预埋相邻螺栓杆在同一平面内；

当采用焊接时，所述下弦杆的下翼缘与预埋在混凝土底板内的预埋钢板相连，相邻所述预埋钢板在同一平面内。

当采用焊接时，所述下弦杆的下翼缘与预埋在混凝土底板内的预埋钢板相连，相邻所述预埋钢板在同一平面内。

本发明与现有技术相比的优点在于：

通过提出一种海上风电装配式钢结构风机承台，其与现有技术相比，能够缩短施工时间，降低海上作业风险，有效的利用窗口期，增加陆上作业时间，从而便于进行桁架的组装和拼装。

附图说明

图1：本发明实施例中上弦杆构件钢结构承台示意图；

图2：本发明实施例中中弦杆构件钢结构承台示意图；

图3：本发明实施例中下弦杆构件钢结构承台示意图；

图4：本发明实施例中组合式桩基础(一大六小)钢结构承台示意图；

图5：本发明实施例中多直桩基础钢结构承台示意图；

图6：本发明实施例中多斜桩基础钢结构承台示意图；

图7：本发明实施例中外侧桁架钢结构节点示意图；

图8：本发明实施例中基础环桁架钢结构节点示意图；

图9：本发明实施例中过渡段桁架钢结构节点示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-9对本发明做进一步的详细说明。

本发明提出了一种海上风电预制装配式钢结构风机承台，由多片桁架沿着基础环(过度段，17)周围辐射状布置，多片桁架与封底混凝土板连接，外围结构采用钢板封闭。平面桁架可作用在组合式基础承台 (一大六小桩)、多桩基础承台(6斜桩、8斜桩、6直桩及8直桩)。平面桁架的数量根据风机荷载要求进行调整，每片桁架由上弦杆1、中弦杆2、下弦杆3、斜杆4和竖杆5采用螺栓或焊接连接而成。相邻的竖杆5支架形成的节点数量与斜杆4布置方向根据基础环17直径及小桩直径连接的位置受力要求调整。当采用螺栓连接时，上弦杆1、中弦杆2、下弦杆3采用方钢、钢管或H型钢，斜杆4和竖杆5采用双拼角钢、双拼的槽钢、方钢或钢管任意一种。采用焊接连接时，上弦杆1、中弦杆2、下弦杆3采用方钢、钢管或H型钢等任意一种，斜杆4和竖杆5采用双拼角钢、双拼的槽钢、方钢或钢管任意一种。

海上风电预制装配式钢结构风机承台，包括上弦杆1、中弦杆2、下弦杆3、斜杆4、竖杆5、外侧立杆6、外侧斜杆7、上外弦杆8、中外弦杆9、下外弦杆10、水平斜杆11、水平横杆12、外环梁13、内环梁14、抱箍15、连接件16、基础环(过度段，17)、内斜杆18、内立杆19、封闭侧壁钢板20、封闭水平钢板21及节点板22组成。多片平面桁架和基础环17周围辐射状布置，平面桁架的数量可根据风机承载力进行调整。每片桁架由上弦杆1、中弦杆2、下弦杆3、斜杆4、竖杆5组成。基础环17内外环梁由工厂加工成整体。每片桁架与环梁13相连，涉及过小桩部位节点与小桩抱箍15相连形成一个整体。

每片桁架由上弦杆1、中弦杆2、下弦杆3之间通过斜杆4和竖杆5采用螺栓连接或焊接。上弦杆1、中弦杆2、下弦杆3之间通过斜杆4和竖杆5之间形成节点，布置方向可根据基础环17直径和受力要求进行调整。基础环17内设有上弦杆1、中弦杆2、下弦杆3及内斜杆内环梁14，内部上弦杆1、中弦杆2、下弦杆3与内部上、中、下环梁14连接，两侧通过基础环17的环壁连接内外环梁及内外上弦杆1、中弦杆2、下弦杆3。基础环17内外上弦杆1、内外中弦杆2、内外下弦杆3均在同一平面内。基础环17内外壁塔筒环梁由厂家加工，设置内外环梁，计上中下三道。内外上弦杆1、中弦杆2、下弦杆3与环梁连接节点加设劲板及内斜杆。

在上弦杆1、中弦杆2、下弦杆3与斜杆4连接处节点加设节点板22，上弦杆1、中弦杆2、下弦杆3 与斜杆4、立杆5连接处节点加设节点板22，两斜杆4的连接处节点加设节点板22。

每片桁架上弦杆1与上外弦杆8、中弦杆2与中外弦杆9、下弦杆3与下外弦杆10相连节点加设劲板，上外弦杆8与中外弦杆9之间采用斜杆4连接，形成整体。

相邻平面桁架的上弦杆1之间通过上弦杆1、水平横杆12及水平斜杆11连接，下弦杆3之间通过下弦杆3、水平横杆12及水平斜杆11连接。多片平面桁架下弦杆3底部现场浇筑混凝土底板连接，其厚度和配筋根据刚度和承载力要求由计算确定，混凝土底板为钢筋混凝土。

在具体实施的过程中，当采用螺栓连接时，下弦杆3的下翼缘上均匀预留螺栓孔，与预埋在混凝土底板内的预留定位螺栓杆相连，预埋相邻螺杆在同一平面内。当采用焊接时，下弦杆3的下翼缘与预埋在混凝土底板内的预埋钢板相连，相邻预埋钢板在同一平面内。螺栓杆与预埋件数量及具体位置根据现场安装要求确定，便于现场调试。

当不采用封底混凝土时，多片平面桁架下弦杆3底部与封底钢板进行连接，连接方式采用焊接或螺栓连接。桁架立杆19与桩的环梁进行连接并加设劲板。两桁架之间封底钢板上部加设水平斜杆11及水平横杆12，可以根据承载力计算确定，确定水平斜杆11及水平横杆12的数量，加密间距。

外部结构及顶部采用钢板封闭，整个承台外部做防腐处理，承台能够承受波浪、潮汐等荷载，已增加基础整体的稳定性，靠船件、爬梯等附件处加设外侧立杆6与外侧立杆6之间采用斜杆连接，斜杆4与外侧立杆6加设斜杆支撑。

海上预制装配式钢结构风机承台，可以根据具体的多桩基础承台形式加工桁架，需要现场确认桩与桩之间的尺寸，做到精细、加工准确(如：一大六小桩、6斜桩、8斜桩基础等)。多片桁架可以采用陆地组装整体吊装运输到机位，也可以采用海上单片吊装桁架进行拼装，这两种施工方式均能够实现顺利安装施工的功能。海上预制装配式钢结构风机承台，桁架安装完毕后，可以根据设计需求灌入混凝土，从而满足承台基础抗倾覆要求。桁架构件截面尺寸均应满足受力计算，需要满足强度、稳定性、刚度及疲劳性要求。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种海上风电预制装配式钢结构风机承台，其特征在于，包括沿基础环辐射状布置的若干桁架，所述桁架与封底混凝土板连接，外围结构通过钢板封闭；其中：

所述桁架由依次相互平行的上弦杆、中弦杆、下弦杆以及斜杆、竖杆利用螺栓或焊接的方式实现相互固接，所述斜杆倾斜连接在相邻竖杆之间；

相邻的所述竖杆支架形成的节点数量与斜杆布置方向根据基础环直径及小桩直径连接的位置受力要求自由调整，所述竖杆分别连接在上弦杆与中弦杆、中弦杆与下弦杆之间，所述竖杆之间相互平行。

2.根据权利要求1所述的一种海上风电预制装配式钢结构风机承台，其特征在于，包括上弦杆、中弦杆、下弦杆、斜杆、竖杆、外侧立杆、外侧斜杆、上外弦杆、中外弦杆、下外弦杆、水平斜杆、水平横杆、外环梁、内环梁、抱箍、连接件、基础环、内斜杆、内立杆、封闭侧壁钢板、封闭水平钢板及节点板连接而成；若干平面桁架在基础环上辐射状布置。

3.根据权利要求2所述的一种海上风电预制装配式钢结构风机承台，其特征在于，所述桁架与环梁连接，过小桩节点与小桩抱箍连接，并形成一整体；所述基础环内同样设有上弦杆、中弦杆、下弦杆，且与设于基础环外的上弦杆、中弦杆和下弦杆均在同一平面内；

位于所述基础环外部和内部的上弦杆、中弦杆以及下弦杆的连接节点处加设劲板，所述内斜杆同样位于节点位置；所述上弦杆、中弦杆、下弦杆与斜杆、立杆连接处以及所述斜杆与斜杆连接处节点同样加设节点板。

4.根据权利要求3所述的一种海上风电预制装配式钢结构风机承台，其特征在于，每个所述桁架上且位于基础环内外两侧的上弦杆之间、中弦杆之间以及下弦杆之间的连接节点处同样增设劲板，所述劲板与其倾斜固接。

5.根据权利要求1所述的一种海上风电预制装配式钢结构风机承台，其特征在于，相邻平面桁架上的上弦杆之间通过上弦杆、水平横杆连接杆与水平斜杆连接，所述下弦杆之间通过下弦杆水平横杆与水平斜杆连接。

6.根据权利要求5所述的一种海上风电预制装配式钢结构风机承台，其特征在于，若干平面桁架上的所述下弦杆的底部通过现场浇筑混凝土底板连接，所述混凝土底板通过钢筋混凝土材料制作而成。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种海上风电预制装配式钢结构风机承台，其特征在于，当采用螺栓连接时，所述下弦杆的下翼缘上均匀预设螺栓孔，并与预埋在混凝土底板内的预留定位螺栓杆连接，预埋相邻螺栓杆在同一平面内；

当采用焊接时，所述下弦杆的下翼缘与预埋在混凝土底板内的预埋钢板相连，相邻所述预埋钢板在同一平面内。

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