[实用新型]法兰过渡连接式单桩基础结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种法兰过渡连接式单桩基础结构，适用于海上风电工程技术领域。

背景技术

目前，海上风力发电行业已在国内迅速发展起来，国内外已建的海上风电场中约70％均采用了单桩基础。常规的海上风机单桩基础采用高强灌浆材料将连接段钢管与钢管桩连接成整体，虽然高强灌浆材料在性能上能够满足风机基础运行要求，但是从目前国外单桩基础运行效果看，仍然会出现灌浆材料表层开裂、脱开等状况，给风机结构带来安全隐患。为此，业内人士想到了采用法兰及高强螺栓的连接方式，例如本申请人在申请号为201420332711.4的专利中提出了一种抗打桩冲击的法兰结构，该结构具有钢管桩、连接在钢管桩顶部的法兰钢管(相当于连接段钢管)、通过双螺帽高强螺栓和法兰连接的上节塔筒，并在法兰钢管上不到钢管顶部的内壁设置开有螺栓孔的圆环盘，该圆环盘和其上部的矩形加强板、下部的三角形加强板与法兰钢管连接成整体，且与上节塔筒的底部法兰之间经双螺帽高强螺栓连接。该结构不仅采用了连接段钢管，以减轻钢管桩的重量，降低吊装难度，还可使打桩冲击力作用于桩顶上部的法兰钢管上，减小了冲击荷载直接作用于法兰面上引起的应力集中现象。但是，上述结构仍然存在改进的空间。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种法兰过渡连接式单桩基础结构，在上部的连接段钢管上设置过渡段，过渡段与钢管桩之间采用法兰连接，减小钢管桩重量，从而减少海上打桩施工难度。

本实用新型所采用的技术方案是：一种法兰过渡连接式单桩基础结构，包括钢管桩和焊接在钢管桩顶部的法兰钢管，所述法兰钢管在不到钢管顶部的内壁设有桩顶法兰，该桩顶法兰由开有螺栓孔的高强圆环盘、圆环盘底部的三角形加强板和圆环盘顶部的矩形加强板焊接成整体，其特征在于：所述法兰钢管在其顶部接有连接段钢管并在不到底端的钢管内壁设置连接段底法兰，该连接段底法兰包括开有螺栓孔的高强圆环盘和焊接在圆环盘底部的矩形加强板；所述桩顶法兰上的螺栓孔与连接段底法兰上的螺栓孔相互对应并经高强螺栓对穿连接。

所述高强圆环盘外径为5m、内径为4.6m、厚度为70mm，矩形加强板厚度为40mm，且三角形加强板的一条直角边、矩形加强板的长边与圆环盘的宽度一致。

所述钢管桩的桩顶高程设置于平均海面以上2～3m。便于上部过渡段吊装施工安装作业。

本实用新型的有益效果是：桩顶利用了┝型高强法兰，增加法兰刚度，改善了桩顶受力时应力传递路径，解决了桩顶设置法兰时，打桩局部应力集中过大的问题；过渡段与桩顶采用法兰连接，规避了灌浆材料因开裂、脱开等风险，同时避免了海上灌浆施工的工作流程。

附图说明

图1是本实用新型的法兰过渡连接式单桩基础结构立面图。

图2是本实用新型的法兰过渡连接式单桩基础结构的I-I面俯视图，为法兰圆环盘、加强板与螺栓布置图。

图3是本实用新型的法兰过渡连接式单桩基础结构I-I面俯视图的局部放大图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本实施例为应用于海上风机法兰过渡连接式单桩基础结构，包括法兰钢管1、高强圆环盘2、三角形加强板3、矩形加强板4、高强螺栓5、钢管桩7、链接焊缝6、连接段钢管8。

法兰钢管1通过链接焊缝6焊接在钢管桩7的顶部，所述法兰钢管1在不到钢管顶部的内壁设有桩顶法兰，该桩顶法兰由开有一圈螺栓孔的高强圆环盘2、圆环盘底部的三角形加强板3和圆环盘顶部的矩形加强板4焊接成整体。本例在法兰钢管1的顶部再接一截连接段钢管8，作为风机塔筒的基础，并在该连接段钢管8不到底端处设置连接段底法兰。所述连接段底法兰包括开有一圈螺栓孔的高强圆环盘2和焊接在圆环盘底部的矩形加强板4。所述桩顶法兰上的螺栓孔与连接段底法兰上的螺栓孔应相互对应(包括数量、位置、孔径)，本例通过100组M52双螺帽高强螺栓5对穿连接。

所述连接段钢管8的顶部带有基础顶法兰，用于后期与风机塔筒底法兰进行法兰连接，该连接段钢管8(包括两头的法兰)在工厂加工制造完成。连接段底法兰与桩顶法兰设计一致，均采用外径5m、内径4.6m、厚度70mm的高强圆环盘2，并通过厚度40mm的矩形加强板4和三角形加强板3将高强圆环盘与连接段钢管8及法兰钢管1加固连接。

法兰钢管1的顶部高程设置于平均海面以上2～3m，便于上部过渡段吊装施工安装作业。