TWI673432B - 近海支撐結構 - Google Patents

近海支撐結構 Download PDF

Info

Publication number
TWI673432B
TWI673432B TW104116479A TW104116479A TWI673432B TW I673432 B TWI673432 B TW I673432B TW 104116479 A TW104116479 A TW 104116479A TW 104116479 A TW104116479 A TW 104116479A TW I673432 B TWI673432 B TW I673432B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
offshore
sleeve
support
foundation pile
item
Prior art date
Application number
TW104116479A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201610293A (zh
Inventor
魯道夫 霍爾
Original Assignee
美商凱斯東工程公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to US201462002678P priority Critical
Priority to US62/002,678 priority
Application filed by 美商凱斯東工程公司 filed Critical 美商凱斯東工程公司
Publication of TW201610293A publication Critical patent/TW201610293A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI673432B publication Critical patent/TWI673432B/zh

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00Foundations as substructures
    • E02D27/10Deep foundations
    • E02D27/20Caisson foundations combined with pile foundations
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B17/02Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor placed by lowering the supporting construction to the bottom, e.g. with subsequent fixing thereto
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B17/02Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor placed by lowering the supporting construction to the bottom, e.g. with subsequent fixing thereto
    • E02B17/027Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor placed by lowering the supporting construction to the bottom, e.g. with subsequent fixing thereto steel structures
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D25/00Joining caissons, sinkers, or other units to each other under water
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00Foundations as substructures
    • E02D27/10Deep foundations
    • E02D27/18Foundations formed by making use of caissons
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00Foundations as substructures
    • E02D27/32Foundations for special purposes
    • E02D27/42Foundations for poles, masts or chimneys
    • E02D27/425Foundations for poles, masts or chimneys specially adapted for wind motors masts
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00Foundations as substructures
    • E02D27/32Foundations for special purposes
    • E02D27/50Anchored foundations
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00Foundations as substructures
    • E02D27/32Foundations for special purposes
    • E02D27/52Submerged foundations, i.e. submerged in open water
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22Piles
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B2017/0056Platforms with supporting legs
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02BHYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B2017/0091Offshore structures for wind turbines
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00Foundations as substructures
    • E02D27/32Foundations for special purposes
    • E02D27/42Foundations for poles, masts or chimneys
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00Foundations as substructures
    • E02D27/32Foundations for special purposes
    • E02D27/44Foundations for machines, engines or ordnance

Abstract

所提供的是一種用於近海裝置的支撐結構,其包括垂直導引套筒及繞著垂直導引套筒被定位的三個細長導引套筒、以及連接細長導引套筒和垂直導引套筒的各種支撐桿。支撐結構還包括過渡接頭組件,其包括用於連接到像是風力機組件的支撐柱的近海裝置之圓柱部、以及連接到垂直導引套筒之錐形部。為了提供對抗推力、彎曲以及扭力疲乏(torsional fatigue)的阻力,至少一組支撐桿被形成為橢圓形、跑道形、扁圓形或運動場形配置,且一個或多個水平加強材(stiffener)被定位在過渡接頭中,以最大化支撐結構的強度。

Description

近海支撐結構
有關申請的相互引用
本申請案請求於2014年5月23日申請之美國暫時專利申請案第62/002,678號之優先權,透過引用,其全部的內容在此被併入。
本發明大致關於使用來支撐近海構件的結構。尤其是,本發明關於,例如,近海風力機等的支撐結構。
傳統的近海支撐結構具有甲板支柱(deck leg),其為垂直或隨著其向下延伸而為向外斜的。各種傳統的佈置提供甲板和近海裝置足夠的結構支撐,但結構的相關尺寸造成高的材料和安裝費用。當被放置在近海時,風力機習知已被支撐在單基樁(mono-pile)上。近年來,一部分是為了增加海岸線的景色的美觀,已驅使將風力機定位在離岸邊更遠(離岸邊約6到7或更多哩)且 更深的水中。為了在相對深的水中支撐風力機,單基樁變得非常長、重且累贅,使得單基樁作為風力機的支撐為相對地昂貴的。
近年來,由於近海風力產業已考慮較深的水域點,而非先前所考慮之對於單基樁或重力型基座為可行的,基於額外的成本,具有被動管樁(driven pipe pile)的導管架型的基座或支撐結構已被使用來支撐近海風力機。隨著渦輪在尺寸上的增長以產生更多的電力,位在下支撐件和風力機柱之間的接頭或過渡件的複雜度和重量增加。此接頭一般為在構造的陸上製造階段的期間所製造的鑄造、鍛造、或厚壁鋼管焊接連接件。對於風力機基座而言,厚壁接頭的製造和安裝可為顯著的成本部分。
本發明提供一種用於近海裝置的支撐結構。支撐結構包括垂直導引套筒及繞著垂直導引套筒被定位的三個細長導引套筒、以及連接細長導引套筒和垂直導引套筒的各種支撐桿。支撐結構亦包括錐形的過渡接頭,其包括用於連接到像是風力機組件的支撐柱的近海裝置之圓柱部、以及連接到垂直導引套筒之錐形部。為了提供對抗推力、彎曲以及扭力疲乏的阻力,至少一組支撐桿被形成為橢圓形、跑道形、扁圓形或運動場形配置,且一個或多個水平加強材在過渡接頭中被定位來提供環形強化弦桿(ring-stiffened chord),以最大化支撐結構的強度。
10‧‧‧支撐結構
11‧‧‧導引部
12‧‧‧風力機組件
14‧‧‧葉片
16‧‧‧支撐柱
18‧‧‧沉箱套筒
20‧‧‧基樁套筒
22‧‧‧過渡接頭組件
24‧‧‧圓柱部
26‧‧‧錐形部
28‧‧‧垂直沉箱
30‧‧‧支撐表面
32‧‧‧水位線
34‧‧‧基樁段
36‧‧‧遠端
38‧‧‧近端
40‧‧‧上斜向支撐桿
42‧‧‧中上斜向支撐桿
44‧‧‧中下斜向支撐桿
46‧‧‧下斜向支撐桿
48‧‧‧垂直縱軸
52‧‧‧平台
54‧‧‧上厚壁部
56‧‧‧中厚壁部
58‧‧‧下厚壁部
60‧‧‧上基樁套筒
62‧‧‧下基樁套筒
64‧‧‧下基樁套筒延伸
66‧‧‧上沉箱厚壁部
68‧‧‧下沉箱厚壁部
70‧‧‧上沉箱套筒
72‧‧‧下沉箱套筒延伸
74‧‧‧沉箱套筒導引錐
76‧‧‧過渡接頭厚壁部
78‧‧‧過渡凸緣
80‧‧‧上曲線部
82‧‧‧下曲線部
84‧‧‧第一支撐桿側
86‧‧‧第二支撐桿側
88‧‧‧第一接縫
90‧‧‧第二接縫
92‧‧‧第三接縫
94‧‧‧第四接縫
96‧‧‧上過渡加強材
98‧‧‧中過渡加強材
100‧‧‧下過渡加強材
102‧‧‧寬度
104‧‧‧氣密平台
106‧‧‧加強筋
108‧‧‧角度
122‧‧‧過渡接頭組件
124‧‧‧圓柱部
126‧‧‧錐形部
128‧‧‧襯套
130‧‧‧硬化材料
圖1為根據本發明的例示性實施例之支撐結構和風力機的正視圖。
圖2為圖1的支撐結構之次支撐或導引部的正視圖。
圖3為圖2的次支撐或導引部的視圖,包括過渡接頭及各種支撐桿的部分。
圖4為上支撐桿沿著圖3中的線4-4之截面圖,其中,上支撐桿附接到過渡接頭。
圖5為圖4的上支撐桿沿著圖3中的線3-3之截面圖。
圖6為圖3的過渡接頭的環形加強材沿著線6-6的視圖。
圖7為圖3的過渡接頭的部分沿著線7-7的截面圖。
圖8為根據本發明的替代例示性實施例的過渡接頭之部分截面圖。
圖9為圖8的過渡接頭沿著線9-9的截面圖,顯示過渡接頭的下內部平台。
將針對近海風力機說明根據本發明的例示性實施例之用於支撐包括具有錐形部的過渡接頭的近海裝置(例如,風力機)的支撐構造。當然,支撐構造可被使用 來支撐其他的近海裝置,例如,石油及/或天然氣鑽井平台。為了避免不必要的遮蔽例示性實施例,以下說明省略習知構造及裝置的細節,這些習知構造及裝置可能被顯示為方塊圖形式或以其他方式概括。為了說明的目的,其他細節被闡述以提供徹底理解例示性實施例。應理解的是,例示性實施例可以超出這些特定細節的各種方式被實踐。例如,例示性實施例的系統及方法一般可被擴大或應用到與更大或更小直徑的構件及過渡接頭的連接。此外,雖然在圖式中顯示了例示性的距離和比例,應理解的是,可改變本發明的系統和方法以適合各種特定的實施。
參照圖1,根據本發明的例示性實施例之支撐結構10與風力機組件12一起被顯示,風力機組件12包括葉片14和支撐柱16。支撐結構10一般可被稱作內斜式或扭轉導管架類型。支撐結構10可包括來自於美國專利第6,783,305、7,134,809、7,198,453、7,942,611、8,444,349以及8,511,940號所顯示的支撐結構的特徵,其全部內容在此透過引用被併入。在例示性實施例中,且同樣參照圖2,支撐結構10包括配置為包括垂直縱軸48的中空垂直導引構件或沉箱套筒18、繞著或關於沉箱套筒18被定位或排列的三個中空細長導引元件或基樁套筒20、以及將基樁套筒20連接到沉箱套筒18的各種支撐桿。支撐結構10亦包括過渡接頭組件22,其包括圓柱部24和錐形部26,圓柱部24用於連接到像是風力機組件12的支撐柱16之近海裝置,錐形部26連接到沉箱套筒 18。在例示性實施例中,圓柱部24為沉箱套筒18的直徑的至少兩倍。在另一例示性實施例中,圓柱部24為沉箱套筒18的直徑的至少2又1/2倍。
以下說明的沉箱套筒18、基樁套筒20、複數支撐桿、以及過渡接頭組件22的組合形成支撐結構10的次支撐(sub-support)或導引部11。導引部11被安裝在打入支撐表面30(亦即,海底(ocean floor)或海床(sea bed))的垂直沉箱28上,且複數基樁段34接著被打入位在水位線(water line)32下的支撐表面30中。垂直沉箱28配置來滑入中空的沉箱套筒18中,且基樁段34配置為滑過基樁套筒20,以從而將導引部11支撐在水位線32上方。支撐結構10最小化與材料、組裝(製造)及安裝有關的成本與時間,同時擁有足夠的強度,並在整個操作中有效且高效地將來自風力機12的負荷處理及轉移到支撐表面30,且同時維持優異的抗疲乏特性,以承受由風力和波浪所引起的大量循環負荷。
每一基樁套筒20包括遠端或遠端部36以及相較於遠端36被定位為徑向地較靠近沉箱套筒18的近端或近端部38。三個基樁套筒20周圍地繞著沉箱套筒18被定位成分開約120度,且因此它們的遠端36以及它們的近端38在周圍方向上以約120度相互偏離。每一基樁套筒20以從縱向或垂直軸48的一角度從遠端36朝向近端38延伸,以創造出手性(chiral)或扭轉形狀。每一基樁套筒20亦向內朝向沉箱套筒18延伸,使得近端38相 較於遠端36被徑向地定位在更靠近沉箱套筒18處,如圖1及2所示。每一基樁套筒20藉由至少一上斜向支撐桿40在第一縱向位置被連接到過渡接頭組件22,至少一上斜向支撐桿40藉由,例如,焊接,而在第一端被連接到個別的基樁套筒20以及在第二端被連接到過渡接頭組件22的圓柱部24。在圖2的例示性實施例中,額外的斜向支撐桿組亦被使用來連接沉箱套筒18與基樁套筒20。尤其是,中上斜向支撐桿42各在第一端被連接到個別的基樁套筒20,且向下並向內延伸以在斜向支撐桿42的第二端連接到沉箱套筒18的第一套筒端或近端,且其為沿著導引部11的第二縱向位置。此外,可設置一組中下斜向支撐桿44以及一組下斜向支撐桿46,其中,每一中下斜向支撐桿44被連接到個別的基樁套筒20之縱向中間的區域,且向下並向內延伸以連接到沉箱套筒18的下或遠端部,且其中,每一下斜向支撐桿46在第一端被連接到相鄰於遠端36之個別的基樁套筒20,且向內並向上延伸以在第二端連接到沉箱套筒18。斜向支撐桿46到沉箱套筒18的連接可為相鄰於中下斜向支撐桿44到沉箱套筒18的連接。在此說明的每一個連接可藉由,例如,焊接,而在例示性實施例中被達成,或可藉由凸緣及螺栓佈置(未示)、或其他附接佈置而被連接。
雖然未顯示,額外的支撐桿可在基樁套筒20和沉箱套筒18之間延伸。例如,橫向支撐桿(未示)可在基樁套筒20和沉箱套筒18之間大致垂直於縱軸48延 伸。然而,圖2所顯示的配置在沒有橫向支撐桿的情況下提供了提升的疲乏抗性以及簡化的構造,且因此提供了超過可能包括這些支撐桿的配置的益處。此外,在像是淺水域(shallow water)的特定的環境下,例如,中下斜向支撐桿44的某些支撐桿可能為非必需的,且因此沒有被安裝。參照圖1,平台52可被連接在基樁套筒20的近端處,且其他輔助工具(例如,梯子、台階、用於電纜的導管等(未示))亦可被附接到支撐結構10或由支撐結構10所支撐。
每一細長基樁套筒20可形成為複數區段或部分。例如,每一基樁套筒20可包括複數加強或厚壁區段,以及被定位在加強或厚壁區段之間或相鄰於加強或厚壁區段,並且直接連接到厚壁區段的複數區段。在圖2的例示性實施例中,每一基樁套筒20可包括上厚壁部54、中厚壁部56以及下厚壁部58。上基樁套筒60可被定位在個別的上厚壁部54和個別的中厚壁部56之間。下基樁套筒62可被定位在個別的中厚壁部56和下厚壁部58之間。下基樁套筒延伸64可被定位在下厚壁部58之從下基樁套筒62的相對側上。每一加強或厚壁區段可與一個或多個支撐桿相關聯。上厚壁部54可為用於上斜向支撐桿40及中上斜向支撐桿42的附接的點。中厚壁部56可為用於中下斜向支撐桿44的附接的點。下厚壁部58可為用於下斜向支撐桿46的附接的點。
垂直導引構件或沉箱套筒18亦可形成為複數 區段或部分。例如,沉箱套筒18可包括上沉箱厚壁部66及下沉箱厚壁部68。上沉箱厚壁部66可為一個或多個中上斜向支撐桿42的附接位置。下沉箱厚壁部68可為一個或多個中下斜向支撐桿44及下斜向支撐桿46的附接位置。上沉箱套筒70可被定位在上沉箱厚壁部66和下沉箱厚壁部68之間。下沉箱套筒延伸72可在下沉箱厚壁部68從上沉箱套筒72的相對側上被定位在沉箱套筒18的遠端。沉箱套筒導引錐74可被設置在下沉箱套筒延伸72的遠端,用於在將導引部11定位在垂直沉箱28上時,於安裝導引部11的期間協助垂直沉箱28與沉箱套筒18的接合。過渡接頭組件22的遠端可直接附接到上沉箱厚壁部66、或是中間區段或部分可被定位在過渡接頭組件22和上沉箱厚壁部66之間。在圖2的例示性實施例中,過渡接頭組件22的錐形部26被直接連接到上沉箱厚壁部66。
為了製造上的方便,過渡接頭組件22可由區段或部分所形成。例如,過渡接頭組件22的圓柱部24可包括過渡接頭厚壁部76,其可形成上斜向支撐桿40的附接位置。在圖2及3的例示性實施例中,錐形部26從圓柱部24分開地被形成,且直接附接到圓柱部24。在例示性實施例中,此種附接為藉由焊接(例如,對接焊接(butt welding)、填角焊接(fillet welding)或焊接種類的組合)的附接。在例示性實施例中,圓柱部24包括過渡凸緣78,其可具有輕微的鐘形或角度,以接收或配合 近海裝置(例如,風力機組件12)的支撐柱16的基座,其可被描述為柱基座凸緣或柱基座。在另一實施例中,過渡凸緣可配置為接收外部連接器(coupler),此外部連接器將近海裝置連接到過渡接頭組件22。一旦到位,近海裝置可直接地焊接到過渡接頭組件22或是以其他方式附接(例如,螺栓接合)到過渡接頭組件22,或者,連接器可被焊接到過渡接頭組件22以及被焊接到近海裝置,此係依據近海裝置的配置而定。在另一例示性實施例(未示)中,軸承組件可被定位在過渡接頭組件22內部,以允許近海裝置相對於過渡接頭組件22轉動,這對於特定類型的近海裝置(例如,風力機以及太陽能板陣列(solar panel array))而言為有利的。
支撐結構10經受由波浪作用或由風力傳遞到支撐結構10內的推力、彎曲以及扭轉應力。這些應力可導致在一個或多個的上斜向支撐桿40、中上斜向支撐桿42、中下斜向支撐桿44、以及下斜向支撐桿46與沉箱套筒18、基樁套筒20、以及過渡接頭組件22之間的接合處的疲乏。由於過渡接頭組件22為中空的,且具有相對大的內徑,相較於在各種支撐桿與沉箱套筒18或基樁套筒20之間的界面上之應力的影響,在上斜向支撐桿40和過渡接頭組件22之圓柱部24之間的界面或接合處之此應力的影響可為更加顯著的。雖然傳統圓柱形的支撐桿及鋼筋混凝土過渡接頭組件提供了顯著的壽命,在來自近海裝置的負荷、來自波動的負荷、以及由波浪作用或風力作用所 引起的扭轉的一些組合下,可能需要增加的疲乏強度來提供支撐結構10足夠的壽命。
參照圖3到7,更詳細的顯示了過渡接頭組件22及上斜向支撐桿40的特徵。過渡接頭組件22及上斜向支撐桿40的配置提供支撐結構10,且尤其是接頭或過渡接頭組件22及上斜向支撐桿40之間的界面,提高的強度和耐久性,相較於傳統的設計,對過渡接頭組件22、上斜向支撐桿40以及支撐結構10提供了更長的壽命和更高的可靠性。
在例如,圖3到5所顯示的例示性實施例中,每一個上斜向支撐桿40被塑形為可被描述為橢圓形、跑道形、扁圓形或運動場形的配置。在,例如,圖5所顯示的截面中,每一個上斜向支撐桿40包括上曲線部80以及下曲線部82,上曲線部80在例示性實施例中可為半圓形,下曲線部82在例示性實施例中亦可為半圓形。每一個上斜向支撐桿40包括在上斜向支撐桿40的相對側上的第一支撐桿側84和第二支撐桿側86,第一支撐桿側84位在上曲線部80和下曲線部82之間,第二支撐桿側86位在上曲線部80和下曲線部82之間。上斜向支撐桿40可以各種方式來形成,包括擠製、鑄造或焊接。
雖然當考慮到截面時上斜向支撐桿40可為單件,如圖5所示,第一支撐桿側84過渡到上曲線部80和過渡到下曲線部82的位置可被視為第一接縫88和第二接縫90,僅管當上斜向支撐桿40係由,例如,擠製法 (extrusion process)所形成時,這些「接縫」可能不是實際存在。同樣地,第二支撐桿側86包括第三接縫92和第四接縫94。
參照圖3、4及6,過渡接頭組件22還包括複數水平或橫向加強材,在例示性實施例中,複數水平或橫向加強材包括上過渡加強材96、中過渡加強材98、以及下過渡加強材100,其可被說明為環形強化弦桿配置。在例示性實施例中,如圖6所示,每一加強材96、98及100可能大致呈現為環形或甜甜圈形的形狀。由於應力藉由每一上斜向支撐桿40而被傳遞到圓柱部24內的方式,加強材96、98及100不需要為堅硬的盤形物,儘管在例示性實施例中,加強材96、98及100可能為堅硬的盤形物。此外,在例示性實施例中,可藉由每一加強材的寬度102來獲得對於圓柱部24的壁的彎曲之足夠的抗性,寬度102可落在圓柱部24的直徑的10%到20%的範圍內。然而,較佳的範圍取決於圓柱部24的直徑、圓柱部24的壁的厚度、圓柱部24的材料、以及支撐結構10可能經受的預期應力(這大多數取決於操作環境)。
在圖3及4所顯示的例示性實施例中,每一上斜向支撐桿40被定位成使得第一接縫88、第二接縫90、第三接縫92以及第四接縫94的至少兩者為大約在與上過渡加強材96和中過渡加強材98相同的垂直位置(沿著縱軸48的方向)。申請人出乎意料的發現到,當第一接縫88、第二接縫90、第三接縫92以及第四接縫94的 至少兩者被定位為大約與過渡加強材96及/或中過渡加強材98交會時,會得到減少的圓柱部24的壁的彎曲,這減少了在接頭上介於上斜向支撐桿40和過渡接頭組件22之間的應力,且因此增加了支撐結構10的壽命和可靠性。此外,減少的彎曲提升了支撐結構10的疲乏壽命,以及支撐結構10的成本中最小的變化,這因此提供了支撐結構10可觀的益處。
應注意到的是,每一上斜向支撐桿40以大約相同於相關聯的基樁套筒20相對於垂直縱軸48的角度之角度延伸,如同,例如,圖2所示。由於當上斜向支撐桿40之較長的截面尺寸在與沿著相關聯的基樁套筒20延伸或縱向地穿過相關聯的基樁套筒20的軸相同的方向延伸時,上斜向支撐桿40的橢圓或細長形狀與相關聯的基樁套筒20配合的最好,上斜向支撐桿40必須以此角度延伸。由於每一上斜向支撐桿40被定位來匹配相關聯的基樁套筒20的角度,每一上斜向支撐桿40相對於垂直縱軸48形成一角度108。由於較佳的是使每一上斜向支撐桿40的角度匹配於關聯的基樁套筒20的角度,且由於基樁套筒20的角度決定支撐結構10的基座或最寬的部分的寬度,角度108需要被限制以使得基座寬度為實用的。因此,在例示性實施例中,角度108可為落在從約4.5度到約22度延伸的範圍內。
過渡接頭組件22可包括其他特徵。參照圖7,過渡接頭組件22可包括位在下過渡加強材100上的氣 密平台104。氣密平台104可包括複數加強筋(stiffening rib)106。氣密平台104防止水、沙、泥以及其他不希望的汙染物從過渡接頭組件22的錐形部26通過到達圓柱部24,這可能不期望地損害了近海裝置和過渡接頭組件22之間的界面的完整性。
圖8及9描繪替代實施例的過渡接頭組件122。過渡接頭組件122包括圓柱部124及錐形部126。過渡接頭組件122的圓柱部124包括由過渡接頭組件122的壁和襯套128所形成的「殼」,且灌漿、水泥或類似的硬化材料130位在襯墊128和圓柱部124之間,以對圓柱部124添加剛性和勁度;亦即,灌漿強化弦桿配置。襯套128可為適合的金屬或可為其他材料,例如,玻璃纖維或塑膠。如圖9所示,過渡接頭組件122亦包括加強材100和氣密平台104。由於灌漿130與襯套128及圓柱部124的組合的剛性,在最小化建構成本的同時,過渡接頭組件122提供近海裝置支撐及操作所需的對疲乏損害的強度和抗性。過渡接頭組件122將由重力以及風力機和風力機支撐柱的空氣動力反應所產生的力和力矩從柱基座凸緣轉移到支撐結構構件(例如,基樁段34),以分散到周圍的土壤中。澆注混凝土的殼設計增加接頭的有效厚度,而不需使用額外的厚壁鋼材料。例如鋼筋(rebar)的鋼製加強物較佳係與混凝土和泥漿一起使用。在其他實施例中,在外殼的內表面上的螺樁佈置(stud arrangement)可被使用來確保強化材料在外殼上的充分定位。
雖然已顯示和說明本發明的各種實施例,應理解的是,這些實施例並非侷限於此。熟知本領域技術人士可變化、修改、以及進一步應用實施例。因此,這些實施例不侷限於先前所顯示及說明的細節,且亦包括所有這樣的變化和修改。

Claims (24)

  1. 一種近海裝置,包括:支撐結構,其包括:沉箱套筒,其在垂直方向延伸;過渡組件,其位在該沉箱套筒的一端,該過渡組件包括圓柱部及錐形部;複數基樁套筒,該複數基樁套筒的每一基樁套筒從該垂直方向以一角度延伸,且從該沉箱套筒被間隔徑向距離;及複數支撐桿,其從該複數基樁套筒的每一基樁套筒延伸到該過渡組件或該沉箱套筒,且每一基樁套筒由至少一第一支撐桿連接到該圓柱部上的第一縱向位置處,以及每一基樁套筒由至少一第二支撐桿連接到該沉箱套筒上的第二縱向位置處,其中,該錐形部係縱向地位在該第一縱向位置和該第二縱向位置之間,且該等支撐桿未與該錐形部相連接;以及組件,其位在該過渡組件上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之近海裝置,其中,當在任一截面觀看時,將各個基樁套筒連接到該圓柱部的每一個第一支撐桿配置有橢圓形狀。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之近海裝置,其中,該圓柱部包括至少一水平加強材。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之近海裝置,其中, 每一第一支撐桿包括至少一接縫,且該至少一接縫位在接近該至少一水平加強材處。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之近海裝置,其中,該複數支撐桿的每一支撐桿以相對於該垂直方向之非垂直的角度來延伸。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之近海裝置,其中,該角度為約在4.5到22度的範圍內。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之近海裝置,其中,該複數基樁套筒為三個基樁套筒,且該等基樁套筒在周圍方向上以約120度相互偏離。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之近海裝置,其中,該圓柱部包括灌漿襯套。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之近海裝置,其中,該組件為風力機組件。
  10. 一種近海裝置,包括:支撐結構,其包括:沉箱套筒,其在垂直方向延伸;過渡組件,其位在該沉箱套筒的一端,該過渡組件包括圓柱部,該圓柱部包括複數水平環形加強材;複數基樁套筒,該複數基樁套筒的每一基樁套筒從該垂直方向以一角度延伸,且從該沉箱套筒被間隔徑向距離;及複數支撐桿,其從該複數基樁套筒的每一基樁套筒延伸到該圓柱部或該沉箱套筒,且每一基樁套筒由至少 一第一支撐桿連接到該圓柱部上的第一縱向位置處,以及每一基樁套筒由至少一第二支撐桿連接到該沉箱套筒上的第二縱向位置處,且於該第一縱向位置及該第二縱向位置之間無其它支撐桿;以及組件,其位在該過渡組件上。
  11. 如申請專利範圍第10所述之近海裝置,其中,當在任一截面觀看時,將各個基樁套筒連接到該圓柱部的每一個第一支撐桿配置有橢圓形狀。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之近海裝置,其中,每一第一支撐桿包括至少一接縫,且該至少一接縫位在接近該複數水平環形加強材中的一個水平環形加強材處。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之近海裝置,其中,該複數支撐桿的每一支撐桿以相對於該垂直方向之非垂直的角度來延伸。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之近海裝置,其中,該角度為約在4.5到22度的範圍內。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之近海裝置,其中,該複數基樁套筒為三個基樁套筒,且該等基樁套筒在周圍方向上以約120度相互偏離。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之近海裝置,其中,該組件為風力機組件。
  17. 一種近海裝置,包括:支撐結構,其包括: 沉箱套筒,其在垂直方向延伸;過渡組件,其位在該沉箱套筒的一端,該過渡組件包括圓柱部;複數基樁套筒,該複數基樁套筒的每一基樁套筒從該垂直方向以一角度延伸,且從該沉箱套筒被間隔徑向距離;及複數支撐桿,其從該複數基樁套筒的每一基樁套筒延伸到該過渡組件或該沉箱套筒,且每一基樁套筒由至少一第一支撐桿連接到該圓柱部上的第一縱向位置處,以及每一基樁套筒由至少一第二支撐桿連接到該沉箱套筒上的第二縱向位置處,且於該第一縱向位置及該第二縱向位置之間無其它支撐桿,當在任一截面觀看時,每一個第一支撐桿包括橢圓形狀;以及組件,其位在該過渡組件上。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之近海裝置,其中,該圓柱部包括至少一水平加強材。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之近海裝置,其中,每一第一支撐桿包括至少一接縫,且該至少一接縫位在接近該複數水平加強材中的一個水平加強材處。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之近海裝置,其中,該複數支撐桿的每一支撐桿以相對於該垂直方向之非垂直的角度來延伸。
  21. 如申請專利範圍第17項所述之近海裝置,其中,該角度為約在4.5到22度的範圍內。
  22. 如申請專利範圍第17項所述之近海裝置,其中,該複數基樁套筒為三個基樁套筒,且該等基樁套筒在周圍方向上以約120度相互偏離。
  23. 如申請專利範圍第17項所述之近海裝置,其中,該圓柱部包括灌漿襯套。
  24. 如申請專利範圍第17項所述之近海裝置,其中,該組件為風力機組件。
TW104116479A 2014-05-23 2015-05-22 近海支撐結構 TWI673432B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462002678P true 2014-05-23 2014-05-23
US62/002,678 2014-05-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201610293A TW201610293A (zh) 2016-03-16
TWI673432B true TWI673432B (zh) 2019-10-01

Family

ID=54554871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104116479A TWI673432B (zh) 2014-05-23 2015-05-22 近海支撐結構

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9725868B2 (zh)
TW (1) TWI673432B (zh)
WO (1) WO2015179828A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105155569B (zh) * 2015-08-03 2017-05-31 浙江华蕴海洋工程技术服务有限公司 一种后打桩海上风机基础的施工装置及施工方法
DE102016203267A1 (de) * 2016-02-29 2017-08-31 Innogy Se Gründungspfahl für eine Windenergieanlage
US10451043B2 (en) * 2016-05-06 2019-10-22 General Electric Company Hybrid tubular lattice tower assembly for a wind turbine
DK3255213T3 (da) * 2016-06-08 2020-12-21 Pacadar Sa Fremgangsmåde til konstruktion og fremstilling af betonkonstruktioner på grundlag af testverifikation af betontræthed
FR3052817B1 (fr) * 2016-06-20 2018-07-06 Ceteal Dispositif flottant support d'eolienne offshore et ensemble eolien flottant correspondant
CN109469091A (zh) * 2018-11-08 2019-03-15 滕州市建筑安装工程集团公司 一种超精密设备预埋件安装施工工法
CN109736344A (zh) * 2018-12-29 2019-05-10 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种椭圆形截面钢管桩基础及其水平承载力的验算方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102414371A (zh) * 2009-04-23 2012-04-11 Iag马格南有限责任公司 用于制造优选用于离岸式风能设备的超重的管接头的方法
CN102482860A (zh) * 2009-06-10 2012-05-30 钥石工程公司 海上支撑结构和相关的安装方法
JP2013076240A (ja) * 2011-09-30 2013-04-25 Nippon Steel & Sumikin Engineering Co Ltd 海洋構造物およびその設置構造と設置方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4966496A (en) * 1989-09-08 1990-10-30 O. C. S. Operators, Inc. Method of erecting offshore platforms
US7198453B2 (en) * 2004-11-12 2007-04-03 Keystone Engineering, Inc. Offshore structure support and foundation for use with a wind turbine and an associated method of assembly
EP2067914A2 (de) 2007-12-04 2009-06-10 WeserWind GmbH Gitterstruktur für Offshore-Bauwerke, insbesondere für Offshore-Windenergieanlagen, und Verfahren zur Herstellung derselben
EP2495370A1 (en) * 2011-03-04 2012-09-05 Leenars, Cees Eugen Jochem In-line piling method for offshore wind turbine foundation applications
DK2511423T3 (en) * 2011-04-15 2017-06-06 Siemens Ag Jacket structure and method for assembling such a jacket structure
CN202787299U (zh) * 2012-07-24 2013-03-13 中国水电顾问集团华东勘测设计研究院 海上风机多桩导管架式基础
DE102012111769A1 (de) * 2012-12-04 2014-06-05 Christian Hormann Verfahren zum Herstellen einer Gründungsstruktur

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102414371A (zh) * 2009-04-23 2012-04-11 Iag马格南有限责任公司 用于制造优选用于离岸式风能设备的超重的管接头的方法
CN102482860A (zh) * 2009-06-10 2012-05-30 钥石工程公司 海上支撑结构和相关的安装方法
JP2013076240A (ja) * 2011-09-30 2013-04-25 Nippon Steel & Sumikin Engineering Co Ltd 海洋構造物およびその設置構造と設置方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20150337517A1 (en) 2015-11-26
US9725868B2 (en) 2017-08-08
TW201610293A (zh) 2016-03-16
WO2015179828A1 (en) 2015-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI673432B (zh) 近海支撐結構
US8511940B2 (en) Offshore support structure and associated method of installing
EP2672012B1 (en) A mono-pile type foundation structure for connecting steel pipe pile and steel sleeve pipe
KR20130012106A (ko) 해상풍력발전기의 트랜지션피스 및 모노파일 연결구조
JP2011157971A (ja) 洋上風車を支持するための支持構造体
DK2828436T3 (en) Offshore foundation for wind energy systems with arcuate bent nodes
EP2495370A1 (en) In-line piling method for offshore wind turbine foundation applications
CN103967055B (zh) 具有抗冰结构的海上风机大直径单桩基础
KR101697630B1 (ko) 합성 및 강재 단면을 갖는 하이브리드 풍력터빈 타워
EP2374992A1 (en) A support device
US10612523B1 (en) Offshore monopile wind turbine with triangular support structure
GB2505192A (en) A pile sleeve connection for a monopole foundation
CN203866868U (zh) 具有抗冰结构的海上风机大直径单桩基础
US20090142141A1 (en) Caisson System
EP2582882B1 (en) Jacket structure for offshore constructions
US20200277936A1 (en) Off shore wind energy installation foundation system
US10190279B2 (en) Pile for an offshore monopile type foundation structure
JP6776505B2 (ja) 洋上施設の基礎、洋上施設及び洋上施設の基礎の構築方法
CN204059397U (zh) 一种海上组合式钢管桁架基础
US11028551B2 (en) Foundation for a tower of a wind-turbine
KR101536532B1 (ko) 구조물의 수평, 수직도 조절 위한 트랜지션 피스
BR102018011457A2 (pt) aperfeiçoamento introduzido em nó estrutural de comportamento reverso
KR20170017458A (ko) 하중전이 연결부를 갖는 해양플랜트 하이브리드 지지구조물 및 그 설치 방법
JP3776765B2 (ja) 斜杭