[实用新型]一种高桩桁架式海上风机基础结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高桩桁架式海上风机基础结构，适用于海上风力发电行业。

背景技术

海上风力发电是一种利用风电机组将风能转化为电能的发电方式，是一种功率密度大、能量稳定、具有较强规律性的新能源。

目前，国内常见的海上风电基础结构型式多为桩式基础，包括单桩基础、多桩导管架基础和高桩承台基础等。常规的多桩导管架基础型式其上部导管架位于海平面附近，受到较大的波流荷载作用，桩基受力较大，且钢节点在风、浪、流等动力荷载的长期作用下容易产生疲劳损伤甚至失效；同时水下的灌浆连接设计不仅灌浆材料的本身性能难以保证，施工工艺更存在较大的难度，一旦灌浆连接产生破坏，将直接关系到结构的整体使用寿命。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、安全可靠、施工简便的高桩桁架式海上风机基础结构，旨在改善导管架节点的受力，并降低灌浆施工的难度。

本实用新型所采用的技术方案是：一种高桩桁架式海上风机基础结构，其特征在于：该基础结构由上部的钢桁架及下部的桩基构成，所述桩基为一组打入海床中的钢管桩；所述钢桁架包括竖直位于钢管桩组中心的主筒体和插装于钢管桩内的桩套管，以主筒体为圆心在其外壁焊接三组交叉布置的斜撑，三组斜撑中同一方位的撑杆首尾相接，每根撑杆一端与主筒体焊接，另一端与桩套管焊接；钢管桩与桩套管重叠部分的间隙内通过灌浆连接。

每组斜撑为三根撑杆呈120°均布，第一组斜撑由内而外向下斜，第二组斜撑由内而外向上斜，第三组斜撑由内而外向下斜。

本实用新型的有益效果是：1、本实用新型在相同的潮位条件下，将上部钢结构抬出波浪作用范围，减少了波流荷载作用，因此降低了对结构强度的要求，减少了钢材用量，同时较高的基础顶面高程，缩短了风机塔筒的长度，降低了风机设备投资，从而节省工程投资，提高工程经济效益；2、本实用新型灌浆连接位于平均海平面附近，施工时经过简单的抽水清孔即可实施灌浆施工，施工便捷、周期短、节省了船机设备。

附图说明

图1为本实用新型的剖面图。

图2为本实用新型的平面图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实施例一种高桩桁架式海上风机基础结构，由上部的钢桁架及下部的桩基构成，且上、下两部分采用灌浆连接。

下部的桩基由三根竖直打入海床中的钢管桩7组成。

上部的钢桁架由竖直设置在三根钢管桩7中心上方的主筒体1、竖直插装于钢管桩7上端的桩套管5(桩套管5与钢管桩7之间重叠部分为灌浆连接段6，该段采用灌浆连接)、焊接于主筒体1与桩套管5之间的三组交叉布置的斜撑(由第一斜撑2、第二斜撑3、第三斜撑4首尾连接而成)构成；其中，三组斜撑中同一方位的撑杆首尾相接，每根撑杆一端以主筒体1为圆心与其外壁焊接，另一端与桩套管5焊接；每组斜撑为三根撑杆呈120°均布，第一组斜撑由内而外向下斜，第二组斜撑由内而外向上斜，第三组斜撑由内而外向下斜(具体形式为第二斜撑3的两端分别与第一斜撑2的尾部和第三斜撑4的首部相连接，为一倾斜的Z字型，即第一斜撑2由内而外向下斜，第二斜撑3由内而外向上斜，第三斜撑4由内而外向下斜)。

本实施例中，主筒体1顶端焊接法兰连接上部的风机塔筒，主筒体中心直径依据上部风机塔筒直径确定，钢桁架结构根开宽度(即两钢管桩之间的间距)根据风机荷载、波流荷载、地形地质条件及桩径桩长确定，主筒体1下部直径、各斜撑直径、上部的钢桁架高度及各钢管壁厚需根据风机荷载、波流荷载和水深情况确定，钢管桩7的桩径及壁厚需根据风机荷载、波流荷载、地形地质条件及桩身弯矩分布情况确定，桩套管5出露长度需根据第一组斜撑和第三组斜撑之间的倾斜度确定，灌浆连接长度(即灌浆连接段6的长度)需根据灌浆材料受力性能、灌浆段受力情况计算确定。

本实施例的具体施工方法如下：

1、将三根桩径为2.4m、长为66m的钢管桩7打入海床中。采用专业打桩船或起重船吊打进行沉桩作业，打桩前需对海底地形进行详细勘察，若存在影响施工的障碍物应事先进行扫海；考虑到上部的钢桁架的尺寸限制，必须严格控制沉桩精度以满足钢桁架沉放要求。

2、沉桩施工完成后采用大型起重船沉放上部的钢桁架，钢桁架根开为26m、高为27m。桁架式结构调平处理方式、灌浆控制是该基础型式的施工难点，目前国外主要采用专用的调平装置进行调平，国内参照海洋钻井平台采用液压系统精确调平的方法。