[發明專利]一種環筒鋼混組合基礎結構及其施工方法

在審

• 申請號: 201910574017.0
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110424443A
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 張浦陽;許云龍;丁紅巖;樂叢歡;郭耀華
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E02D27/42
• 分類號: E02D27/42;E02D27/52;F03D13/25
• 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

本發明屬于海洋工程的基礎結構技術領域，公開了一種環筒鋼混組合基礎結構及其施工方法，包括中心點連成圓形的多個鋼筒基礎，多個鋼筒基礎彼此焊接在一起，多個筒型基礎上部連接鋼頂板，鋼頂板上設置混凝土板，混凝土板頂面設置外環梁、中環梁、內環梁、混凝土主梁、混凝土次梁，中環梁上部連接混凝土過渡段，混凝土過渡段的上部設置鋼制塔筒；其施工方法包括陸上預制、岸邊吊裝、水上拖航、負壓下沉、負壓加固等步驟。本發明兼具重力式基礎和筒型基礎的優點，適用范圍廣、運輸安裝方便、可回收利用、承載力高，既可以作為頂承式結構，通過鋼制塔筒和直線型過渡段，將上部風機荷載轉換為結構可控的拉壓應力，又可以作為重力式結構，通過自身的重力來抵抗上部荷載。

技術領域

本發明涉及一種海洋工程的基礎結構技術領域，具體的說，是涉及一種多筒組合基礎結構及其施工方法。

背景技術

目前在海上風電領域，風機基礎的形式主要有重力式基礎，導管架基礎，筒型基礎，樁基礎，浮式基礎等。

重力式基礎整體依靠結構自重以及其上填料和壓載的重量抵抗外荷載，維持結構穩定性，施工原理簡明，填料和壓載材料成本低，對淺基礎而言施工成本也較低；但基礎自重和幾何尺寸很大，基礎占據海床的范圍比較廣，對地質條件要求較高，因此重力式基礎適用水深范圍有限，成本高。吸力式筒型基礎形式簡單，承載力強，運輸安裝簡單，回收容易，筒裙抗滑移穩定性較高。但是隨著水深的增加，風浪流荷載變大，大彎矩荷載需要的筒型基礎直徑較大，運輸和安裝等過程需要大型設備。

單個筒型基礎直徑的增大造成了運輸和施工的困難，相對于大直徑的筒型基礎，小直徑的筒型基礎制造工藝簡單，運輸快捷，施工迅速。

發明內容

本發明著力解決的是目前海上基礎所受大彎矩荷載以及大直徑筒型基礎制造拖運難的技術問題，提供一種環筒鋼混組合基礎結構及其施工方法，結合了小直徑鋼筒安裝方便、造價低廉以及筒型基礎承載力高、安裝運輸方便可回收利用的特點，適用范圍廣，成本大大降低。

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：

一種環筒鋼混組合基礎結構，包括多個相同的鋼筒基礎，多個所述鋼筒基礎按照其中心點連線在水平面上構成圓形進行排布，多個所述鋼筒基礎彼此焊接在一起；多個所述鋼筒基礎頂部共同連接有鋼頂板，所述鋼頂板上部設置有混凝土板；所述鋼頂板中心和所述混凝土板中心均開設有圓形通孔，所述圓形通孔與所述鋼筒基礎在所述鋼頂板和所述混凝土板上的投影不相交；所述混凝土板上部設置有混凝土過渡段，所述混凝土過渡段為圓環截面的直線型薄壁結構，且底部圓環直徑大于頂部圓環直徑；所述混凝土過渡段的上部設置有鋼制塔筒，所述鋼制塔筒底部嵌在所述混凝土過渡段內部；

所述混凝土板頂面設置有外環梁、中環梁、內環梁；所述外環梁位于所述混凝土板頂面的外側邊緣處；所述中環梁位于所述混凝土板頂面的中部，并設置于所述混凝土過渡段下部；所述內環梁設置于所述混凝土板頂面的所述圓形通孔的邊緣處；

所述混凝土板頂面徑向均勻布置有混凝土主梁，所述混凝土主梁由所述內環梁延伸至所述外環梁；所述混凝土板頂面在每兩根相鄰的所述混凝土主梁之間徑向均勻布置有混凝土次梁，所述混凝土次梁由所述中環梁延伸至所述外環梁。

進一步地，所述鋼筒基礎的數量為5-8個，相鄰兩個所述鋼筒基礎通過其筒裙彼此焊接；所述鋼筒基礎的半徑為3-15m，高度為8-15m。

進一步地，所述鋼頂板周邊處設置有向上的鋼制肋板，所述鋼制肋板插入于所述混凝土板和所述外環梁。

進一步地，所述混凝土板與所述鋼頂板的輪廓一致，均為圓形或正多邊形，所述混凝土板的厚度為0.3-1m。

進一步地，所述鋼頂板中心和所述混凝土板的圓形通孔的半徑均為鋼筒基礎1半徑的 0.2-1.0倍。

進一步地，所述混凝土過渡段為等厚結構，其壁厚為0.5-1.5m，中間分布有預應力鋼絞線。