CN209398542U - 一种可调节风机弯矩荷载分配的海上风电筒型基础 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种可调节风机弯矩荷载分配的海上风电筒型基础，包括下部的筒型结构基础和上部的过渡段结构；筒型结构基础是由钢筒和钢筋混凝土顶盖构成的下部开口的圆筒形半密封结构；过渡段结构由预应力拉索、锚固件、钢支臂、钢套管、钢管立柱、预埋件组成；钢管立柱位于钢筋混凝土顶盖中心，顶部用于安装风机，底部埋入顶盖中牢固连接；钢管立柱上部设有钢套管；钢套管中部径向均匀设有3～9根钢支臂；钢支臂末端设有锚固件，锚固件正下方的钢筋混凝土顶盖内设有预埋件；预埋件和锚固件之间连接有预应力拉索；通过调节预应力拉索的拉力值实现钢管立柱和预应力拉索之间的风机弯矩荷载分配，从而降低钢管立柱与钢筋混凝土顶盖连接部位的应力。
Description
技术领域
本实用新型涉及海上风力发电筒型基础领域，特别是涉及一种可调节风机弯矩荷载分配的海上风电筒型基础。
背景技术
风能，作为一种新型的可再生清洁能源，可以很好地作为传统高污染高能耗电力供应资源的替代品。风能发电的利用主要分为陆上发电和海上发电两种。一般陆上风电场需要占陆上陆地资源，同时还要保证有足够强的风力和足够量的风能，陆上风电有其明显的局限性。面对陆上风电的局限性，早在上世纪七十年代，欧洲主要风电国家就提出了在海上进行风电场的建造，发展海上风电的想法。与陆上风电相比，海上风速高于陆上风速，因此可以使风机产生更多的电力，且不占用陆上陆地资源，海上风电发展的潜力更高。海上风电开发是沿海国家、地区风电发展的方向，是风电技术进步的制高点和推手，同时也面临着诸多的挑战。
在海上风电场的建设中，基础结构的成本占总造价的比例较高，根据海上风电场不同的场区水文、地质条件、使用要求，选用不同的基础结构型式，是保证海上风电机组基础稳定性、可靠性和经济性的关键。多样的结构型式、复杂的环境条件等因素使得基础结构方面的研究成为海上风电领域的研究重点和难点。目前制约我国海上风电规模化发展的约束之一就是缺乏适应我国海洋地质环境特点的、并且安全经济的海上风电基础结构型式。
海上风电机组基础结构型式依照其属性、配置、安装方法、外形和材料主要分为桩式基础、重力式基础、负压筒式基础、浮式基础四种。对于负压筒式基础，其型式为倒置的开口圆筒，可为钢制或钢筋混凝土预制。筒由一个中心立柱与钢制圆筒通过带有加强筋的剪切板相连，剪切板将中心立柱载荷分配到筒壁并传入基础。对于筒型基础上的中心立柱，常采用斜支撑或者上部弧形过渡段的方式来承载风、浪、流产生的弯矩。但其缺点也比较显而易见，对于弧形过渡段，有制造工艺要求较高、配筋复杂；对于斜支撑过渡段，其与筒型基础连接处应力较大、容易发生疲劳破坏。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种可调节风机弯矩荷载分配的海上风电筒型基础，该基础适用于海床表层具有厚度10m以上软弱层的地基，水深在5～50m范围的海域。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种可调节风机弯矩荷载分配的海上风电筒型基础，该基础可以分为上下两部分，下部为筒型结构基础，上部为过渡段结构；筒型结构基础是由钢筒和钢筋混凝土顶盖构成的下部开口的圆筒形半密封结构；
过渡段结构由预应力拉索、锚固件、钢支臂、钢套管、钢管立柱、预埋件组成；钢管立柱位于钢筋混凝土顶盖中心，钢管立柱顶部用于与风机塔筒连接，底部埋入钢筋混凝土顶盖中牢固连接；钢管立柱上部设有钢套管，钢套管套在钢管立柱上，并焊接连接为一整体；钢套管中部同一高度设有3～9根钢支臂，钢支臂径向均匀布置，钢支臂为工字钢断面，其长度不超过钢筋混凝土顶盖外圈边缘；钢支臂末端设有锚固件，锚固件与钢支臂焊接在一起；锚固件正下方，钢筋混凝土顶盖内设有预埋件；钢支臂末端的锚固件与其正下方埋设在钢筋混凝土顶盖内的预埋件通过预应力拉索相连；通过调节预应力拉索的拉力值实现钢管立柱和预应力拉索之间分别承担风机弯矩荷载比例，从而降低钢管立柱与钢筋混凝土顶盖连接部位的应力。
与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是：本实用新型筒型基础由下部的圆形筒型结构基础和上部的过渡段结构组成，通过调节预应力拉索的与拉力值实现钢管立柱和预应力拉索之间的风机弯矩荷载分配，从而降低钢管立柱与钢筋混凝土顶盖连接部位的应力，降低设计难度。另外，整个基础可在陆上整体预制，具有自浮能力，安装时下部筒型结构基础通过负压进行快速下沉安装。
附图说明
图1是本实用新型海上风电筒型基础的立体结构示意图。
图2是本实用新型海上风电筒型基础的俯视结构示意图。
附图标记：1、钢筒；2、钢筋混凝土顶盖；3、预应力拉索；4、锚固件；5、钢支臂；6、钢套管；7、钢管立柱；8、预埋件
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实施例描述了一种可调节风机弯矩荷载分配的海上风电筒型基础，该基础可以分为上下两部分，下部为筒型结构基础，上部为过渡段结构；
筒型结构基础由钢筒1和钢筋混凝土顶盖2构成的下部开口的圆筒形半密封结构，钢筒的直径为30m，钢筒1壁厚25mm，筒高12m，钢筋混凝土顶盖厚60cm；
过渡段结构由预应力拉索3、锚固件4、钢支臂5、钢套管6、钢管立柱7、预埋件8组成；钢管立柱7位于钢筋混凝土顶盖中心，壁厚70mm，高35m，直径6.5m，并埋入钢筋混凝土顶盖2中，牢固连接；钢管立柱7上部设有钢套管6，壁厚40mm，高度2m，钢套管6套在钢管立柱7上，并焊接连接为一整体；钢套管6中部同一高度设有6根钢支臂5，钢支臂5径向均匀布置，钢支臂5为工字钢断面结构，高度1m，腹板壁厚30mm，翼缘板宽度0.5，厚度40mm，其长度不超过钢筋混凝土顶盖2外圈边缘；钢支臂5外侧端设有锚固件4，锚固件4与钢支臂5焊接在一起；锚固件4正下方，钢筋混凝土顶盖2内设有预埋件8；预埋件8和正上方对应锚固件4之间连接有1根预应力拉索3；通过调节预应力拉索3的与拉力值实现钢管立柱7和预应力拉索3之间的风机弯矩荷载分配，从而降低钢管立柱7与钢筋混凝土顶盖2连接部位的应力。
上述海上风电筒型基础的具体施工方法如下：
(1)首先在陆上工厂中制造整个基础结构。
(2)通过浮运将此结构基础拖航到指定安装地点。
(3)通过抽负压下沉，将下部的圆形负压筒型结构基础沉入海床，使其顶盖与海床面紧密接触。
(4)安装预应力拉索，并张紧。
(5)整个基础结构施工完成后，在钢管立柱上吊装风机。
本实用新型并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本实用新型的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种可调节风机弯矩荷载分配的海上风电筒型基础，其特征在于，分为下部的筒型结构基础和上部的过渡段结构，所述筒型结构基础是由钢筒和钢筋混凝土顶盖构成的下部开口的圆筒形半密封结构；
所述过渡段结构由预应力拉索、锚固件、钢支臂、钢套管、钢管立柱和预埋件组成；钢管立柱位于钢筋混凝土顶盖中心，钢管立柱顶部用于与风机塔筒连接，底部埋入钢筋混凝土顶盖中固定；钢管立柱上部套接固定有所述钢套管；所述钢套管中部径向均匀设置有3～9根钢支臂；钢支臂的末端固定连接有所述锚固件，位于所述锚固件正下方的钢筋混凝土顶盖内相对应的设有预埋件；每个所述锚固件与位于其正下方的预埋件通过预应力拉索相连；通过调节预应力拉索的拉力值实现钢管立柱和预应力拉索之间分别承担的风机弯矩荷载比例，以降低钢管立柱与钢筋混凝土顶盖连接部位的应力。
2.根据权利要求1所述一种可调节风机弯矩荷载分配的海上风电筒型基础，其特征在于，所述钢套管套在钢管立柱上，并通过焊接方式连接为一整体。
3.根据权利要求1所述一种可调节风机弯矩荷载分配的海上风电筒型基础，其特征在于，所述钢支臂为工字钢断面结构，钢支臂的长度不超过钢筋混凝土顶盖的外圈边缘。
4.根据权利要求1所述一种可调节风机弯矩荷载分配的海上风电筒型基础，其特征在于，所述锚固件与钢支臂焊接固定。
5.根据权利要求1所述一种可调节风机弯矩荷载分配的海上风电筒型基础，其特征在于，所述钢筒的直径为20-40m，壁厚15-40mm。
6.根据权利要求1所述一种可调节风机弯矩荷载分配的海上风电筒型基础，其特征在于，所述钢管立柱的壁厚为50-120mm，直径为5-15m。
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