一种适用于深海的新型吸力筒式组合结构风电塔筒基础制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于深海的新型吸力筒式组合结构风电塔筒基础，涉及风力发电技术领域。该体系包括中央吸力筒、边缘吸力筒、连接板、塔筒连接段、栓钉和连接套筒。所述的中央吸力筒通过连接板和连接套筒与三个边缘吸力筒相连，中央吸力筒和边缘吸力筒采用中空夹层钢管混凝土或空钢管，连接板采用双层钢板混凝土，钢材与混凝土接触一侧均焊接栓钉以加强连接。塔筒连接段设置于中央吸力筒顶部。该体系充分发挥了组合结构的优势，受力合理，适用于深海复杂荷载环境，承载力高，稳定性好，抗倾覆能力强，相比传统钢结构吸力筒基础用钢量更低，施工方便，具有广阔的工程应用前景。

A New Type of Wind Power Tower Tube Foundation with Suction Barrel Composite Structure for Deep Sea

【技术实现步骤摘要】
一种适用于深海的新型吸力筒式组合结构风电塔筒基础
本专利技术涉及风力发电

技术介绍
风电能源是一种无污染、可再生的清洁能源。我国海上风资源丰富，海上风电与陆上相比，风机发电量更高，运行更稳定，且不占用土地资源，故海上风电是我国风电新能源未来的重要发展方向。深海区域风资源更加丰富，具有巨大的开发潜力，但风、浪、流荷载更复杂，传统的基础结构形式无法适用。因此，研发一种承载力高，稳定性好，抗倾覆能力强，施工方便，适用于深海环境的新型海上风电基础，是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术提出一种适用于深海的新型吸力筒式组合结构风电塔筒基础：该体系包括中央吸力筒、边缘吸力筒、连接板、塔筒连接段、栓钉和连接套筒。该体系充分发挥了组合结构的优势，受力合理，适用于深海复杂荷载环境，承载力高，稳定性好，抗倾覆能力强，相比传统钢结构吸力筒基础用钢量更低，施工方便，具有广阔的工程应用前景。本专利技术的技术方案如下：一种适用于深海的新型吸力筒式组合结构风电塔筒基础，该体系包括中央吸力筒、边缘吸力筒，连接板、塔筒连接段、栓钉和连接套筒。中央吸力筒和三个边缘吸力筒采用中空夹层钢管混凝土或空钢管，连接板采用双层钢板混凝土，钢材与混凝土接触一侧焊接栓钉以加强连接。中央吸力筒和边缘吸力筒的筒壁底部均做成尖端，便于插入海床土层。边缘吸力筒的筒壁尖端的尾部与连接板底边缘平齐。中央吸力筒的高度应大于边缘吸力筒，且中央吸力筒贯入海床土层的深度大于边缘吸力筒高度的1.5倍以上。连接板的形状为四边形，其顶边从中央向四周往下倾斜。连接板一端与边缘吸力筒相连，另一端与连接套筒相连。连接套筒采用空钢管，其内径稍大于中央吸力筒的外径。待边缘吸力筒、连接板与连接套筒安装就位后，将中央吸力筒穿过连接套筒贯入海床土层中，再在中央吸力筒与连接套筒的空隙中灌浆。灌浆区域内，在连接套筒内壁和中央吸力筒外壁预先焊接栓钉，栓钉沿竖向和环向交错布置。塔筒连接段设置于中央吸力筒顶部，并与中央吸力筒连接牢靠。塔筒连接段在海水面以下1/2～2/3高度范围内采用实心钢管混凝土。本专利技术相对于现有技术具有以下有益效果：(1)在基础中采用组合结构体系，承载力高，稳定性好，相比传统钢结构吸力筒基础用钢量更低，节约造价。(2)中央吸力筒与边缘吸力筒通过连接板形成整体，共同受力和变形，承载力和抗倾覆能力相比单独的吸力筒基础更强，适用于深海复杂荷载环境。连接板将上部塔筒荷载均匀传递给基础，有利于基础充分发挥作用，并使地基变形均匀，减小不利沉降。(3)塔筒连接段在海水面以下1/2～2/3高度范围内采用实心钢管混凝土，有利于提高整体结构刚度。(4)通过设置栓钉和后灌浆的方式进行中央吸力筒的安装，与基础其余构件连接可靠，且便于施工。附图说明图1为本专利技术的整体示意图(竖向、横向剖面图)；图2为本专利技术的中央吸力筒和边缘吸力筒截面构造图；图3为本专利技术的连接板截面构造图；图4为本专利技术的中央吸力筒与连接套筒的连接构造图；图5为本专利技术的塔筒连接段截面构造图；图中：1-中央吸力筒、2-边缘吸力筒、3-连接板、4-塔筒连接段、5-栓钉、6-钢管、7-混凝土、8-钢板、9-连接套筒。具体实施方式以下结合附图，对本专利技术作进一步描述。如图1所示，一种适用于深海的新型吸力筒式组合结构风电塔筒基础，该体系包括中央吸力筒(1)、边缘吸力筒(2)，连接板(3)、塔筒连接段(4)、栓钉(5)和连接套筒(9)；中央吸力筒(1)通过连接板(3)和连接套筒(9)与三个边缘吸力筒(2)连接成整体，连接板(3)一端与边缘吸力筒(2)相连，另一端与连接套筒(9)相连；中央吸力筒(1)和边缘吸力筒(2)的筒壁底部均做成尖端，便于插入海床土层；边缘吸力筒(2)的筒壁尖端的尾部与连接板(3)底边缘平齐；中央吸力筒(1)的高度大于边缘吸力筒(2)，且中央吸力筒(1)贯入海床土层的深度大于边缘吸力筒(2)高度的1.5倍以上；连接板(3)的形状为四边形，其顶边从中央向四周往下倾斜；塔筒连接段(4)设置于中央吸力筒(1)顶部，并与中央吸力筒(1)连接牢靠。如图2所示，中央吸力筒(1)和边缘吸力筒(2)可以采用中空夹层钢管混凝土或空钢管两种截面形式，钢管(6)与混凝土(7)接触一侧焊接栓钉(5)以加强连接。如图3所示，连接板(3)采用双层钢板混凝土，钢板(8)与混凝土(7)接触一侧焊接栓钉(5)以加强连接。如图4所示，连接套筒(9)采用空钢管，其内径稍大于中央吸力筒(1)的外径；待边缘吸力筒(2)、连接板(3)与连接套筒(9)安装就位后，将中央吸力筒(1)穿过连接套筒(9)贯入海床土层中，再在中央吸力筒(1)与连接套筒(9)的空隙中灌浆；灌浆区域内，在连接套筒(9)内壁和中央吸力筒(1)外壁预先焊接栓钉(5)，栓钉(5)沿竖向和环向交错布置。如图5所示，塔筒连接段(4)在海水面以下1/2～2/3高度范围内采用实心钢管混凝土，以提高整体结构刚度。本专利技术提出了一种适用于深海的新型吸力筒式组合结构风电塔筒基础。该体系充分发挥了组合结构的优势，受力合理，适用于深海复杂荷载环境，承载力高，稳定性好，抗倾覆能力强，相比传统钢结构吸力筒基础用钢量更低，施工方便，具有广阔的工程应用前景。以上所述仅仅是本专利技术的优选实施方案，但是本专利技术并不局限于上述的具体实施方案。在本领域的普通技术人员在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干修改、补充或改用类似方式替代，这些也应视作本专利技术的保护范围。尽管本文较多地使用了：1-中央吸力筒、2-边缘吸力筒、3-连接板、4-塔筒连接段、5-栓钉、6-钢管、7-混凝土、8-钢板、9-连接套筒等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本专利技术的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本专利技术的精神相违背的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于深海的新型吸力筒式组合结构风电塔筒基础，涉及风力发电技术领域；该体系包括中央吸力筒(1)、边缘吸力筒(2)，连接板(3)、塔筒连接段(4)、栓钉(5)、钢管(6)、混凝土(7)、钢板(8)和连接套筒(9)。

【技术特征摘要】
1.一种适用于深海的新型吸力筒式组合结构风电塔筒基础，涉及风力发电技术领域；该体系包括中央吸力筒(1)、边缘吸力筒(2)，连接板(3)、塔筒连接段(4)、栓钉(5)、钢管(6)、混凝土(7)、钢板(8)和连接套筒(9)。2.根据权利要求1所述的适用于深海的新型吸力筒式组合结构风电塔筒基础，其特征在于：中央吸力筒(1)通过连接板(3)和连接套筒(9)与三个边缘吸力筒(2)连接成整体，连接板(3)一端与边缘吸力筒(2)相连，另一端与连接套筒(9)相连；中央吸力筒(1)和三个边缘吸力筒(2)采用中空夹层钢管混凝土或空钢管，连接板(3)采用双层钢板混凝土，钢材与混凝土接触一侧均焊接栓钉(5)以加强连接。3.根据权利要求1所述的适用于深海的新型吸力筒式组合结构风电塔筒基础，其特征在于：中央吸力筒(1)和边缘吸力筒(2)的筒壁底部均做成尖端，便于插入海床土层；边缘吸力筒(2)的筒壁尖端的尾部与连接板(3)底边缘平齐。4.根据权利要求1所述的适用于深海的新型吸力筒式组合结构风电塔筒基础，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇航，周绪红，邓然，曹昀琦，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50