一种适用于浅海的新型吸力筒式组合结构风电基础的制作方法

本发明涉及风力发电技术领域。

背景技术：

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。

我国海域多为软粘土和粉砂等不良地基，承载力较低、稳定性较差，且海上风环境复杂，常面临台风等极端海况，极限风速较大，传统的基础结构形式受到很大挑战。因此，研发一种稳定性好，抗倾覆能力强，适用于不良地基土质且施工方便的新型海上风电基础，是十分必要的。

技术实现要素：

本发明提出一种适用于浅海的新型吸力筒式组合结构风电基础：该体系包括中央桩、吸力筒，筒壁、顶盖、分仓板、钢加劲肋、塔筒连接段和栓钉。该体系充分发挥了组合结构的优势，受力合理，稳定性好，抗倾覆能力强，适用于不良地基土质，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。

本发明的技术方案如下：

一种适用于浅海的新型吸力筒式组合结构风电基础，该体系包括中央桩、吸力筒，筒壁、顶盖、分仓板、钢加劲肋、塔筒连接段和栓钉。

吸力筒由筒壁和顶盖围合而成，并在筒内设置三块分仓板形成吸力筒空腔，利用三腔压力差调节基础水平度。筒壁、顶盖和分仓板均采用双层钢板混凝土，钢板与混凝土接触一侧焊接栓钉以加强连接。筒壁的底端做成尖状以便插入海床土层。

中央桩采用实心钢管混凝土或空钢管，桩顶、桩侧分别与顶盖、分仓板连接牢靠。中央桩的底端做成尖状以便插入海床土层。

顶盖上部设置塔筒连接段，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。顶盖上部沿环向布置钢加劲肋，钢加劲肋与顶盖和塔筒连接段紧密连接。

本发明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，施工方便，相比传统钢结构吸力筒基础用钢量更低，节约造价。

(2)同时结合了吸力筒和单桩两种基础的优点：吸力筒与筒内土体共同作用，有利于抵抗水平荷载和变形，减小不均匀沉降；中央桩可提供较大的桩侧摩阻力和桩端阻力，能有效提高竖向承载力和减小竖向变形；两者通过可靠连接形成整体，共同受力和变形，具有较高的承载力和抗倾覆能力。该基础体系在海域的不良地基土质中能发挥良好的作用。

(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，可提高整体结构刚度；通过沿环向布置的钢加劲肋将上部塔筒荷载均匀地传递给基础，有利于基础充分发挥作用。

附图说明

图1为本发明的整体示意图(竖向、横向剖面图)；

图2为本发明的吸力筒筒壁和顶盖截面构造图；

图3为本发明的分仓板截面构造图；

图4为本发明的中央桩截面构造图；

图5为本发明中的塔筒连接段截面构造图；

图中：1-中央桩、2-吸力筒、3-筒壁、4-顶盖、5-分仓板、6-钢加劲肋、7-塔筒连接段、8-栓钉、9-钢板、10-混凝土。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明作进一步描述。

如图1所示，一种适用于浅海的新型吸力筒式组合结构风电基础，该体系包括中央桩(1)、吸力筒(2)，筒壁(3)、顶盖(4)、分仓板(5)、钢加劲肋(6)和塔筒连接段(7)；吸力筒(2)由筒壁(3)和顶盖(4)围合而成，并在筒内设置三块分仓板(5)形成吸力筒空腔，利用三腔压力差调节基础水平度；筒壁(3)、顶盖(4)和分仓板(5)均采用双层钢板混凝土，筒壁(3)的底端做成尖状以便插入海床土层；中央桩(1)采用实心钢管混凝土或空钢管，桩顶、桩侧分别与顶盖(4)、分仓板(5)连接牢靠，中央桩(1)的底端做成尖状以便插入海床土层；顶盖(4)上部设置塔筒连接段(7)，塔筒连接段(7)在海水面以下1/2～2/3高度范围内采用实心钢管混凝土；顶盖(4)上部沿环向布置钢加劲肋(6)，钢加劲肋(6)与顶盖(4)和塔筒连接段(7)紧密连接。

如图2所示，吸力筒的筒壁(3)和顶盖(4)由两层钢板(9)和中间混凝土(10)构成，钢板(9)与混凝土(10)接触一侧焊接栓钉(8)以加强连接。

如图3所示，分仓板(5)由两层钢板(9)和中间混凝土(10)构成，钢板(9)与混凝土(10)接触一侧焊接栓钉(8)以加强连接。

如图4所示，中央桩(1)可采用实心钢管混凝土或空钢管两种截面形式。

如图5所示，塔筒连接段(7)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。

本发明提出了一种适用于浅海的新型吸力筒式组合结构风电基础。该体系充分发挥了组合结构的优势，受力合理，稳定性好，抗倾覆能力强，适用于不良地基土质，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。

以上所述仅仅是本发明的优选实施方案，但是本发明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发明原理的前提下，还可以做出若干修改、补充或改用类似方式替代，这些也应视作本发明的保护范围。

尽管本文较多地使用了：1-中央桩、2-吸力筒、3-筒壁、4-顶盖、5-分仓板、6-钢加劲肋、7-塔筒连接段、8-栓钉、9-钢板、10-混凝土等术语，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发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明的精神相违背的。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种适用于浅海的新型吸力筒式组合结构风电基础，涉及风力发电技术领域。该体系包括中央桩、吸力筒，筒壁、顶盖、分仓板、钢加劲肋、塔筒连接段和栓钉。所述的吸力筒由筒壁和顶盖围合而成，并在筒内设置三块分仓板形成吸力筒空腔。筒壁、顶盖和分仓板均采用双层钢板混凝土，钢板与混凝土接触一侧焊接栓钉以加强连接。中央桩采用实心钢管混凝土或空钢管，桩顶、桩侧分别与顶盖、分仓板连接牢靠。顶盖上部设置塔筒连接段，并沿环向布置钢加劲肋，钢加劲肋与顶盖和塔筒连接段紧密连接。该体系充分发挥了组合结构的优势，受力合理，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。

技术研发人员：王宇航;周绪红;邓然;曹昀琦
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2019.02.27
技术公布日：2019.06.21