[發(fā)明專利]海砂混凝土-FRP材質(zhì)的海上浮式風(fēng)電基礎(chǔ)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310271614.2
• 申請(qǐng)日: 2023-03-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116161184A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樊天慧;薛洋洋;曾俊杰;劉運(yùn)志;杜昱宏;馬遠(yuǎn);方劍虎;熊仁樹(shù);滕華燈;王凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三峽珠江發(fā)電有限公司;華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B63B35/44
• 分類號(hào): B63B35/44;F03D13/25;F03D13/20
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 成鋼

本發(fā)明提供了一種海砂混凝土?FRP材質(zhì)的海上浮式風(fēng)電基礎(chǔ)，包括底浮箱和其周邊均勻分布的至少3根立柱，且底浮箱及立柱均采用海砂混凝土澆筑的壁面圍合而成，底浮箱和立柱內(nèi)部中空，海砂混凝土內(nèi)嵌FRP纖維包裹的鋼筋。海砂混凝土內(nèi)部橫向及豎向交錯(cuò)布置FRP纖維包裹的鋼筋。海砂混凝土澆筑的壁面兩側(cè)點(diǎn)陣分布有多個(gè)柵格單元，柵格單元采用FRP纖維交錯(cuò)塑造壓制成型。本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)及材質(zhì)，能夠提升浮式風(fēng)電基礎(chǔ)的動(dòng)力響應(yīng)性能，并增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、力學(xué)性能和抗腐蝕性，提升海上浮式風(fēng)電基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)性、安全性和使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海洋工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種海砂混凝土-FRP材質(zhì)的海上浮式風(fēng)電基礎(chǔ)。

背景技術(shù)

我國(guó)海上風(fēng)能資源豐富、風(fēng)力穩(wěn)定且風(fēng)速較高，在我國(guó)海洋強(qiáng)國(guó)和開(kāi)發(fā)利用可持續(xù)發(fā)展的清潔能源的背景要求下，利用浮式風(fēng)電開(kāi)發(fā)利用海上風(fēng)能成為了我國(guó)海上能源開(kāi)發(fā)利用的重要趨勢(shì)。而海洋環(huán)境復(fù)雜多變，不僅有惡劣的風(fēng)浪流載荷，也有高鹽度高腐蝕性的特點(diǎn)，這極易威脅到海上浮式風(fēng)電基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)安全性和使用壽命，針對(duì)這一問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)一種新型材質(zhì)的海上浮式風(fēng)電基礎(chǔ)。

目前廣泛使用的海上浮式風(fēng)電基礎(chǔ)形式之一為鋼鐵材質(zhì)，而我國(guó)工程建設(shè)日益增多，鋼鐵價(jià)格逐步上漲，經(jīng)濟(jì)成本提升。由于海洋具有高鹽度、高腐蝕性和惡劣復(fù)雜的海況，傳統(tǒng)的鋼鐵材質(zhì)的浮式風(fēng)電基礎(chǔ)在海洋環(huán)境下極易發(fā)生鋼鐵結(jié)構(gòu)腐蝕的現(xiàn)象，導(dǎo)致浮式風(fēng)電基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和力學(xué)性能發(fā)生變化，進(jìn)步導(dǎo)致海上浮式風(fēng)電的安全性和使用壽命降低。因此，本專利發(fā)明了一種海砂混凝土-FRP材質(zhì)的海上浮式風(fēng)電基礎(chǔ)，能有效降低浮式風(fēng)電基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)成本，也能提高浮式風(fēng)電基礎(chǔ)抵抗復(fù)雜海洋環(huán)境影響，增強(qiáng)浮式風(fēng)電基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、力學(xué)性能和抗腐蝕性，改善浮式風(fēng)電基礎(chǔ)的動(dòng)力響應(yīng)性能，提升海上浮式風(fēng)電基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)性、安全性和使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種海砂混凝土-FRP材質(zhì)的海上浮式風(fēng)電基礎(chǔ)，能夠提升浮式風(fēng)電基礎(chǔ)的動(dòng)力響應(yīng)性能，并增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、力學(xué)性能和抗腐蝕性，提升海上浮式風(fēng)電基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)性、安全性和使用壽命。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種海砂混凝土-FRP材質(zhì)的海上浮式風(fēng)電基礎(chǔ)，包括底浮箱和其周邊均勻分布的至少3根立柱，且底浮箱及立柱均采用海砂混凝土澆筑的壁面圍合而成，底浮箱和立柱內(nèi)部中空，海砂混凝土內(nèi)嵌FRP纖維包裹的鋼筋。

進(jìn)一步地，所述FRP纖維包裹鋼筋時(shí)鋼筋位于中心，F(xiàn)RP纖維由纏繞并粘合在鋼筋上；FRP纖維的厚度應(yīng)≤0.6mm。

進(jìn)一步地，海砂混凝土內(nèi)部橫向及豎向交錯(cuò)布置FRP纖維包裹的鋼筋。

進(jìn)一步地，海砂混凝土澆筑的壁面兩側(cè)點(diǎn)陣分布有多個(gè)柵格，柵格采用FRP纖維交錯(cuò)塑造壓制成型。

進(jìn)一步地，F(xiàn)RP柵格的厚度為4~8mm；柵格大小為200*200mm，柵格可為“田’’?字形或“口’’字形，柵格寬度為100m~300mm。

進(jìn)一步地，F(xiàn)RP纖維是采用玻璃纖維、碳纖維與樹(shù)脂材料膠合后，纏繞或拉拔成型。

進(jìn)一步地，海砂混凝土中含有粗骨料及細(xì)骨料，其中粗骨料為10~20mm的海底砂石，細(xì)骨料為4~10mm的海砂。

進(jìn)一步優(yōu)選地，其底浮箱包括3跟條狀結(jié)構(gòu)均勻從中心向四周延伸而成，立柱位于條狀結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離中心的一端。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1.FRP纖維包裹在鋼筋上能保護(hù)鋼筋不被海洋的腐蝕，并能顯著提高結(jié)構(gòu)的抗拉和抗剪切性能，使結(jié)構(gòu)在惡劣的海洋環(huán)境損傷大幅度減小。

2.采用海砂為主要骨料制成海砂混凝土具有開(kāi)采方便、價(jià)格較低的優(yōu)點(diǎn)，能避免河沙稀缺和運(yùn)輸費(fèi)用較高的缺點(diǎn)，較大程度減小了工程成本。

3.海砂制備的混凝土更能適應(yīng)海洋的弱堿性環(huán)境，能有效降低結(jié)構(gòu)被海水侵蝕的速度，能較好保證結(jié)構(gòu)的完整性和動(dòng)力學(xué)性能，大幅增大了維修周期。