一种混凝土支撑结构的三个筒型基础组合式基础结构体系制造技术

本发明专利技术涉及基础结构领域，公开了一种混凝土支撑结构的三个筒型基础组合式基础结构体系，包括中心点连线构成三角形的三个筒型基础，每个筒型基础顶部连接有一个混凝土压载舱结构，每两个混凝土压载舱结构之间连接有一个竖向混凝土连接件，三个竖向混凝土连接件之间设置有混凝土连接底板，混凝土连接底板上部设置有位于中央的混凝土柱，混凝土柱顶部设置有混凝土连接顶板，混凝土柱与每个混凝土压载舱结构之间分别由斜向薄片式变截面混凝土结构连接。本发明专利技术通过类似异形柱的混凝土支撑结构，有效地将上部结构传递下来的较大弯矩，在筒型基础处近似转化为拉力和压力，以发挥筒型基础最大的承载力，节省材料。

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土支撑结构的三个筒型基础组合式基础结构体系
本专利技术涉及一种港口、海洋、水利和桥梁工程的基础结构领域，具体的说，是涉及一种多筒组合以优化筒型基础受力的基础结构。
技术介绍
目前，在海洋工程领域如海上风力发电工程中，基础结构通常有桩基础、重力式基础、导管架式基础、负压基础和浮式平台等形式，这些基础结构通常需要大型机具进行运输和安装，造成施工费用较高，施工周期较长。相比传统基础结构而言，筒型基础由于其造价低廉、施工便捷、使用安全可靠、可回收复用等特点被广泛应用于海洋工程中。但是，海上风力发电基础结构所处环境十分复杂，所受荷载除了上部结构传递下来的风机塔架等结构重量的竖向力外，还有风荷载传递到基础结构的水平力和弯矩，以及波浪、海流、海冰荷载等。大弯矩荷载一般导致需要筒型基础直径较大，而大直径单筒基础的施工限制条件较多，如其运输和安装过程需要大型机具等。因此，如何设计合理的基础形式和传力体系，将上部荷载安全有效地传递到筒型基础，并最大可能的发挥筒型基础的承载力，克服大直径单筒基础的施工限制是筒型基础设计中的一个关键环节。
技术实现思路
本专利技术要解决的是现有技术中存在的上述问题，提供一种混凝土支撑结构的三个筒型基础组合式基础结构体系，通过斜向薄片式变截面混凝土结构和混凝土圆柱结构形成类似异形柱的混凝土支撑结构，有效地将上部结构传递下来的较大弯矩，在筒型基础处近似转化为拉力和压力，以发挥筒型基础最大的承载力，节省材料，并且在施工中可实现“浮运-下沉-调平”成套技术，施工周期短，降低海上风电场建设成本。为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下的技术方案予以实现：一种混凝土支撑结构的三个筒型基础组合式基础结构体系，包括三个筒型基础，三个所述筒型基础的中心点连线构成一个三角形，每个所述筒型基础顶部连接有一个混凝土压载舱结构，所述混凝土压载舱结构的中心轴与其连接的所述筒型基础的中心轴共线；每两个所述混凝土压载舱结构之间连接有一个竖向混凝土连接件，所述竖向混凝土连接件与所连接的两个所述混凝土压载舱结构的中心轴共面；三个所述竖向混凝土连接件之间设置有混凝土连接底板，所述混凝土连接底板位于所述筒型基础与所述混凝土压载舱结构所连接的水平面上；所述混凝土连接底板上部设置有混凝土柱，所述混凝土柱位于三个所述筒型基础所构成三角形的内心处；所述混凝土柱顶部设置有混凝土连接顶板，所述混凝土连接顶板用于连接上部结构；所述混凝土柱与每个所述混凝土压载舱结构之间分别由1-4个斜向薄片式变截面混凝土结构连接，所述斜向薄片式变截面混凝土结构的高度与所述混凝土柱的高度一致，其截面长度由所述混凝土连接顶板至所述混凝土压载舱结构边缘呈连续变化。其中，所述筒型基础内部设置有多个舱室。其中，所述筒型基础为钢制圆筒形，外径为10～20m，高度为4～6m。其中，每两个所述筒型基础之间的净距离为1～3倍的所述筒型基础外径。其中，所述混凝土压载舱结构为开口向上的圆筒形，其外径为10～20m，高度为4～6m。其中，所述筒型基础周边设置向上延伸的钢质肋板并插入所述混凝土压载舱结构，以实现所述混凝土压载舱结构与所述筒型基础的连接。其中，所述竖向混凝土连接件的高度与所述混凝土压载舱结构的高度一致且范围为4～6m，厚度为0.5m～1.5m；所述竖向混凝土连接件的上下两边分别与所述混凝土压载舱结构的上下表面齐平。其中，所述混凝土连接底板和所述混凝土连接顶板的厚度均为0.5m～2m。其中，所述混凝土柱的高度为10～20m。其中，所述斜向薄片式变截面混凝土结构的厚度为0.5m～2m。本专利技术的有益效果是：本专利技术的组合式基础结构体系在三个筒型基础之间采用混凝土支撑结构过渡，并将三个筒型基础连成整体，有利于增加基础结构体系抗倾覆力矩，提高运输过程中的稳定性；混凝土支撑结构可采用现浇工艺，为整体式结构，共同传递上部荷载，增加结构整体刚度。本专利技术的组合式基础结构体系通过斜向薄片式变截面混凝土结构和混凝土圆柱结构形成类似异形柱的结构受力体系，有效地将上部结构传递下来的较大弯矩，在筒型基础处近似转化为拉力和压力，以发挥筒型基础最大的承载力和群体效应，结构形式简单，受力体系清晰，节省材料，降低造价。斜向薄片式变截面混凝土结构既节省材料，又能使上部传递下来的荷载更加均匀地扩散到筒型基础，有效避免应力集中。本专利技术的组合式基础结构体系与单筒筒型基础相比直径较小，在施工中可实现“浮运-下沉-调平”成套技术，基础结构与塔筒及风机在海上整体安装，在施工过程中能够减少大型机具的使用，所需设备简单，海上安装时间仅需数小时，相对于传统基础结构建设周期短、效率高、安全环保，可使海上风电的建设速度大大提高，建造周期显著缩短，极大地降低海上风电场的建设成本，使海上风电更加具备标准化、模块化开发的条件。附图说明图1是本专利技术所提供的基础结构体系的主视图；图2是本专利技术所提供的基础结构体系的俯视图。图中：1、筒型基础；2、混凝土压载舱结构；3、竖向混凝土连接件；4、混凝土柱；5、斜向薄片式变截面混凝土结构；6、混凝土连接顶板；7、混凝土连接底板。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：如图1和图2所示，本实施例公开了一种混凝土支撑结构的三个筒型基础组合式基础结构体系，包括三个相同的筒型基础1、三个相同的混凝土压载舱结构2、三个相同的竖向混凝土连接件3、一个混凝土圆柱4、三个相同的斜向薄片式变截面混凝土结构5、一个混凝土连接顶板6和一个混凝土连接底板7。筒型基础1是顶部封闭、底部敞口的圆筒状钢结构基础，外径为15m，壁厚25mm，顶盖厚50mm，筒高5m，其内部通过设置分舱板分成多个舱室。筒型基础1的直径通常为10～20m，高度通常为4～6m；材质可以是钢筋混凝土、钢、钢-钢筋混凝土复合材料；内部可进行分舱处理，也可以不进行分舱处理。分舱板可以组成蜂窝状，包括中心的一个正六边形分舱和均匀设置于其周围的六个相同的边分舱，所有的钢制分舱板长度相等，均为钢制圆形筒型基础1结构直径的0.25倍。三个筒型基础1在水平面上按照其中心点连线能够构成一个正三角形进行排布，每两个筒型基础1中心点之间的距离为25m。三个筒型基础1的布置要求为在水平面上呈三角形分布，即三个筒型基础1的中心分别位于该三角形的三个顶点上。每两个筒型基础1之间的净距离为1～3倍的筒型基础1外径，这样能够在充分发挥混凝土支撑结构优化筒型基础1承载能力的同时，利用三个筒型基础1的群体效应来提高整体基础结构体系的承载能力。混凝土压载舱结构2是顶部敞口、底部封闭的一种倒置圆筒状混凝土结构，其外径为15m，壁厚35mm，底部厚50mm，高5m。混凝土压载舱结构2的外径范围是10～20m，高度范围是4～6m。混凝土压载舱结构2的中心轴与其所对应连接的筒型基础1的中心轴共线，且混凝土压载舱结构2的直径与筒型基础1的直径相等。混凝土压载舱结构2结构内部也可设置分舱板，或者在舱壁内侧增加梯形肋板，以增加混凝土压载舱结构2的刚度。通过筒型基础1周边设置延伸出的环形钢质肋板并插入混凝土压载舱结构2来解决混凝土压载舱结构2与筒型基础1之间的连接问题，这种连接方式可以有效避免以往连接节点的应力集中现象，提高结构的整体刚度。竖向混凝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混凝土支撑结构的三个筒型基础组合式基础结构体系，包括三个筒型基础，其特征在于，三个所述筒型基础的中心点连线构成一个三角形，每个所述筒型基础顶部连接有一个混凝土压载舱结构，所述混凝土压载舱结构的中心轴与其连接的所述筒型基础的中心轴共线；每两个所述混凝土压载舱结构之间连接有一个竖向混凝土连接件，所述竖向混凝土连接件与所连接的两个所述混凝土压载舱结构的中心轴共面；三个所述竖向混凝土连接件之间设置有混凝土连接底板，所述混凝土连接底板位于所述筒型基础与所述混凝土压载舱结构所连接的水平面上；所述混凝土连接底板上部设置有混凝土柱，所述混凝土柱位于三个所述筒型基础所构成三角形的内心处；所述混凝土柱顶部设置有混凝土连接顶板，所述混凝土连接顶板用于连接上部结构；所述混凝土柱与每个所述混凝土压载舱结构之间分别由1‑4个斜向薄片式变截面混凝土结构连接，所述斜向薄片式变截面混凝土结构的高度与所述混凝土柱的高度一致，其截面长度由所述混凝土连接顶板至所述混凝土压载舱结构边缘呈连续变化。

【技术特征摘要】
1.一种混凝土支撑结构的三个筒型基础组合式基础结构体系，包括三个筒型基础，其特征在于，三个所述筒型基础的中心点连线构成一个三角形，每个所述筒型基础顶部连接有一个混凝土压载舱结构，所述混凝土压载舱结构的中心轴与其连接的所述筒型基础的中心轴共线；每两个所述混凝土压载舱结构之间连接有一个竖向混凝土连接件，所述竖向混凝土连接件与所连接的两个所述混凝土压载舱结构的中心轴共面；三个所述竖向混凝土连接件之间设置有混凝土连接底板，所述混凝土连接底板位于所述筒型基础与所述混凝土压载舱结构所连接的水平面上；所述混凝土连接底板上部设置有混凝土柱，所述混凝土柱位于三个所述筒型基础所构成三角形的内心处；所述混凝土柱顶部设置有混凝土连接顶板，所述混凝土连接顶板用于连接上部结构；所述混凝土柱与每个所述混凝土压载舱结构之间分别由1-4个斜向薄片式变截面混凝土结构连接，所述斜向薄片式变截面混凝土结构的高度与所述混凝土柱的高度一致，其截面长度由所述混凝土连接顶板至所述混凝土压载舱结构边缘呈连续变化。2.根据权利要求1所述的一种混凝土支撑结构的三个筒型基础组合式基础结构体系，其特征在于，所述筒型基础内部设置有多个舱室。3.根据权利要求1所述的一种混凝土支撑结构的三个筒型基础组合式基础结构体系，其特征在于，所述筒型基础为钢制圆筒形，外径为10～20m，高度为4～6m。4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：乐丛欢，丁红岩，王旭月，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12