[發明專利]一種帶支撐的四個筒型基礎組合式基礎結構體系

有效

• 申請號: 201410181464.7
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103981892A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 丁紅巖;石建超;張浦陽;熊康平
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E02D27/44
• 分類號: E02D27/44;E02D27/42
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

技術領域

本發明涉及一種港口、海洋、水利和橋梁工程的基礎結構領域，具體的說，是涉及一種多筒組合以優化筒型基礎受力的基礎結構。

背景技術

目前，在海洋工程領域如海上風力發電工程中，基礎結構通常有樁基礎、重力式基礎、導管架式基礎、負壓基礎和浮式平臺等形式，這些基礎結構通常需要大型機具進行運輸和安裝，造成施工費用較高，施工周期較長。相比傳統基礎結構而言，筒型基礎由于其造價低廉、施工便捷、使用安全可靠、可回收復用等特點被廣泛應用于海洋工程中。

但是，海上風力發電基礎結構所處環境十分復雜，所受荷載除了上部結構傳遞下來的風機塔架等結構重量的豎向力外，還有風荷載傳遞到基礎結構的水平力和彎矩，以及波浪、海流、海冰荷載等。大彎矩荷載一般導致需要筒型基礎直徑較大，而大直徑單筒基礎的施工限制條件較多，如其運輸和安裝過程需要大型機具等。

因此，如何設計合理的基礎形式和傳力體系，將上部荷載安全有效地傳遞到筒型基礎，并最大可能的發揮筒型基礎的承載力，克服大直徑單筒基礎的施工限制是筒型基礎設計中的一個關鍵環節。

發明內容

本發明要解決的是現有技術中存在的上述問題，提供一種帶支撐的四個筒型基礎組合式基礎結構體系，通過型鋼梁與樁體有效地將上部結構傳遞下來的較大彎矩，在筒型基礎處近似轉化為拉力和壓力，以發揮筒型基礎最大的承載力，節省材料，并且在施工中可實現“浮運-下沉-調平”成套技術，施工周期短，降低海上風電場建設成本。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下的技術方案予以實現：

一種帶支撐的四個筒型基礎組合式基礎結構體系，包括四個筒型基礎，四個所述筒型基礎的中心點連線構成一個四邊形；每個所述筒型基礎頂部設置有一個樁體，每個所述樁體的中心線與其所對應所述筒型基礎的中心線在同一直線上；四個所述筒型基礎中央位置的上方設置有節點連接件，所述節點連接件與每個所述樁體頂部外側之間連接有型鋼梁，每個所述型鋼梁由與所述節點連接件相接的端部到與所述樁體相接的端部向下傾斜；所述樁體根部之間由樁間支撐相互連接，相鄰兩個所述筒型基礎之間連接有筒間支撐。

所述筒型基礎為鋼筋混凝土結構、鋼結構、鋼-鋼筋混凝土組合結構其中的一種。

所述筒型基礎的外徑為10～15m，高度為6～8m。

所述筒型基礎內部設置有多個艙室。

相鄰兩個所述筒型基礎之間的凈距離為1～3倍的所述筒型基礎外徑。

所述樁體的高度為15～25m，外徑為1～3m。

所述型鋼梁為變截面梁，其截面高度由與所述節點連接件連接的端部到與所述樁體連接的端部呈連續變化的逐漸降低。

每個所述型鋼梁與水平面的夾角為5～20度。

所述樁間支撐設置有八根，其中的四根分別設置于兩兩相鄰的所述樁體之間，另外四根分別由每根所述樁體根部延伸至前述四根樁間支撐所圍成四邊形的形心處相交于一點。

每根所述筒間支撐沿長度方向的中心線穿過其兩端所述筒型基礎的軸線。

本發明的有益效果是：

本發明的基礎結構體系在四個筒型基礎之間采用型鋼梁和樁體過渡，并將四個筒型基礎連成整體，有利于增加基礎結構體系抗傾覆力矩，提高運輸過程中的穩定性；型鋼梁相交部分采用節點連接件剛接，共同傳遞上部荷載，增加結構整體剛度。

本發明的基礎結構體系通過型鋼梁與樁體形成近似拱的受力特點，有效地將上部結構傳遞下來的較大彎矩，在筒型基礎處近似轉化為拉力和壓力，以發揮筒型基礎最大的承載力，結構形式簡單，受力體系清晰，節省材料，降低造價。另外，變截面的型鋼梁由于其剛度變化，還能使節點處承受的荷載更加均勻的擴散到筒型基礎。

本發明的基礎結構體系設置樁間支撐和筒間支撐，使基礎結構體系的下部結構整體性更強，增大了傳力體系的整體剛度，結構受力效果更好。樁間支撐和筒間支撐既加強了四個樁體以及樁體和型鋼梁整體的剛度，使樁體和型鋼梁能夠在保證自身剛度前提下有效地將上部結構的荷載傳遞到筒型基礎上，而且加強了四個筒型基礎的整體性，能有效地改善施工過程中筒型基礎間的相互錯動等情況，有利于提高施工質量，同時優化了四個筒型基礎的受力，避免四個筒型基礎間的內力差異過大，從而減小基礎結構體系整體的不均勻沉降，保證其能正常發揮自身優勢。