一种具有耐腐蚀功能的近海光伏塔架-基础一体化结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种具有耐腐蚀功能的近海光伏塔架

【技术实现步骤摘要】
一种具有耐腐蚀功能的近海光伏塔架
‑
基础一体化结构


[0001]本技术涉及海上光伏支架领域，具体涉及一种具有耐腐蚀功能的近海光伏塔架
‑
基础一体化结构。

技术介绍

[0002]由于陆地资源稀缺，发展海上可再生能源将是未来获得可再生能源的主要途径。海上光伏发电即是其中一种有效利用可再生能源的技术。在远海上，由于海床较深，光伏发电设施一般采用漂浮式结构，容易受到海洋环境如台风、波浪甚至船舶影响。因此，在近海海床及滩涂上架设固定式光伏发电设施提供了另外一种可行且可靠的选择。但是，由于近海工程滩涂地质体较为复杂、海洋软土层较厚因而土体的承载力较弱，并且由于光伏收益率限制了光伏塔架桩基础的造价，为其基础设计带来巨大挑战。
[0003]较为常用的陆上光伏支架基础包括钢筋混凝土独立基础、螺旋钢桩基础等,但由于近海滩涂场地的特殊性(软土层较厚，承载力较弱),上述这些常用的光伏支架基础由于自重较大、耐腐蚀能力不足、施工不便等原因，并不适用于近海滩涂。为解决上述技术难题，CN203420279U提出一种预制钢筋混凝土桩柱基础，该基础摈弃钢筋混凝土独立基础施工复杂，螺旋钢柱基础截面尺寸较小、耐腐蚀性较差的弊端，具有施工便捷、混凝土用量少(相较于传统钢筋混凝土独立基础而言混凝土的用量减少)等优势。但是，由于该钢筋混凝土桩柱基础依然自重较大、而近海软土地区场地土的承载力较弱，海洋环境的特殊性对基础的耐腐蚀性有较高要求，该种桩柱基础不能完全满足近海光伏发电设施对承载力、沉降以及耐腐蚀性的要求。
>[0004]CN214574107U提出一种近海滩涂地基光伏筒形支架，该基础采用沉箱和钢桁架结构相结合的形式，沉箱贯入地基并通过桁架结构连接光伏设备。但是，该种桩基仍存在施工工序复杂(需要借助附加钢套筒将沉箱基础顶推到设计位置)、钢结构耐腐蚀性能较差(需要重装防腐涂装来解决海洋环境防腐问题)以及用钢量大等问题。
[0005]近年来，FRP管
‑
混凝土
‑
钢管双壁空心构件(以下简称“双壁空心构件”)在实际工程结构中已经得到逐步应用，已凸显其诸多优点：构件承载力高、抗震性能佳、耐腐蚀性能强、结构自重相对较轻、施工便捷(免模板施工)等等。该新型组合构件由外FRP管、内钢管及夹层混凝土组成，专利技术人发现，基于其性能特征，该种组合构件可以比传统钢筋混凝土结构更适用于近海光伏塔架结构。将FRP管
‑
混凝土
‑
钢管双壁空心构件与钢沉箱结合，作为支撑近海光伏设施的塔架
‑
基础一体化结构，可解决现有上述光伏设施基础存在的自重大、耐腐蚀性差、施工工序复杂等问题。因此，将该种新型组合构件合理应用于光伏塔架
‑
桩基一体化结构可推进近海光伏电站设施的跨越发展。

技术实现思路

[0006]针对现有近海光伏塔架结构存在的自重大、耐腐蚀性差、施工工序复杂等技术问题，本技术的目的是：提供一种承载力强、自重轻、用钢量少、耐腐蚀性好的具有耐腐蚀
功能的近海光伏塔架
‑
基础一体化结构。
[0007]为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0008]一种具有耐腐蚀功能的近海光伏塔架
‑
基础一体化结构，包括从上往下依次相接的顶端锚板、塔身、沉箱；顶端锚板包括钢板和设置在钢板上的用于安装海面以上光伏结构的锚固装置；沉箱为上端密封、下端敞开的钢筒，埋入海底地基层；塔身包括FRP管
‑
混凝土
‑
钢管双壁空心构件，双壁空心构件的上端与钢板固定连接，下端与沉箱的上端固定连接。
[0009]作为一种优选，FRP管
‑
混凝土
‑
钢管双壁空心构件包括从外往内依次设置的FRP管层、夹层混凝土、内钢管层；塔身为单柱式或多柱式；单柱式塔身的双壁空心构件数量n＝1；多柱式塔身的双壁空心构件数量n取大于1的正整数，多个双壁空心构件相互平行的设置在钢板和沉箱之间。
[0010]作为一种优选，多柱式塔身中，双壁空心构件之间采用用于增强的横撑或斜撑进行连接。
[0011]作为一种优选，横撑为外包FRP层的空心钢管，斜撑为外包FRP层的空心钢管。
[0012]作为一种优选，双壁空心构件与钢板通过焊接或栓接，双壁空心构件与沉箱通过焊接或栓接。
[0013]作为一种优选，钢板的形状为正方形、圆形、长方形或椭圆形。
[0014]作为一种优选，在俯视方向上，沉箱的形状为正方形、圆形、长方形或椭圆形。
[0015]作为一种优选，FRP管
‑
混凝土
‑
钢管双壁空心构件中，FRP管层的截面形状为圆形、方形、长方形或椭圆形；内钢管层的截面形状为圆形、方形、长方形或椭圆形。
[0016]作为一种优选，将沉箱埋入海底地基层时，双壁空心构件的下端贯入海底地基层1.5D～2.5D的深度，D为俯视方向上沉箱的最大宽度。
[0017]作为一种优选，横撑的截面为方形或圆形，斜撑的截面为方形或圆形。
[0018]与现有技术相比，本技术具有如下优点：承载力强、自重轻、绿色低碳、耐腐蚀性、施工便捷。
[0019]1.承载力强。混凝土同时受钢管与FRP管约束，其受压承载能力与变形能力较未约束的普通混凝土成倍增强；钢管的向外局部屈曲被混凝土与外包FRP管约束，其强度得到更加充分利用；FRP管与钢管还可以起到抗剪作用；因此采用双壁空心构件作为光伏塔架的塔身结构能充分利用三种材料(FRP、钢、混凝土)，在受力方面起到1+1+1大于3的效果。
[0020]2.自重轻。由于双壁空心结构承载力强，且采用空心的结构形式，自重比相同截面尺寸及相同钢量的实心钢筋混凝土结构或钢管混凝土结构轻。
[0021]3.绿色低碳。相比混凝土及钢材，FRP属于低碳排放材料，FRP材料的使用不仅提高混凝土与钢材的使用效率，减少两者的用量，且提高结构的整体使用寿命，有效降低建造及使用过程中的碳排放。
[0022]4.耐腐蚀性优。FRP是一种高性能耐腐蚀材料，将其布置于最外层，有耐腐蚀保护壳的作用，能够延长结构服役寿命，降低后期维护成本，提高结构服役全寿命周期经济效益。
[0023]5.施工方便。FRP管与钢管可以作为模板，直接将混凝土浇筑两管之间形成混凝土层，实现免模板施工，施工方便，且节省模板及人工成本，实现了结构
‑
模板一体化；利用双壁空心构件良好的受力性能，在施工简便，直接将其作为施工传力工具将沉箱基础推入近
海滩涂地基设计深度，避免使用额外的送桩器或工具，实现了结构
‑
施工设施一体化。
[0024]相比于钢筋混凝土独立光伏基础(CN201966835U等)，本技术主要有以下不同。首先，材料选择和用量不同，本技术使用新型FRP管
‑
混凝土
‑
钢管双本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有耐腐蚀功能的近海光伏塔架
‑
基础一体化结构，其特征在于：包括从上往下依次相接的顶端锚板、塔身、沉箱；顶端锚板包括钢板和设置在钢板上的用于安装海面以上光伏结构的锚固装置；沉箱为上端密封、下端敞开的钢筒，埋入海底地基层；塔身包括FRP管
‑
混凝土
‑
钢管双壁空心构件，双壁空心构件的上端与钢板固定连接，下端与沉箱的上端固定连接。2.按照权利要求1所述的一种具有耐腐蚀功能的近海光伏塔架
‑
基础一体化结构，其特征在于：FRP管
‑
混凝土
‑
钢管双壁空心构件包括从外往内依次设置的FRP管层、夹层混凝土、内钢管层；塔身为单柱式或多柱式；单柱式塔身的双壁空心构件数量n＝1；多柱式塔身的双壁空心构件数量n取大于1的正整数，多个双壁空心构件相互平行的设置在钢板和沉箱之间。3.按照权利要求2所述的一种具有耐腐蚀功能的近海光伏塔架
‑
基础一体化结构，其特征在于：多柱式塔身中，双壁空心构件之间采用用于增强的横撑或斜撑进行连接。4.按照权利要求3所述的一种具有耐腐蚀功能的近海光伏塔架
‑
基础一体化结构，其特征在于：横撑为外包FRP层的空心钢管，斜撑为外包FRP层的空心钢管。5.按照权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张子怡，陈光明，陈锦灿，周密，杨光宇，彭康庄，徐子强，谢光毅，易思雨，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：