一种风机基础与塔筒的连接结构及施工方法

文档序号:150145 发布日期:2021-10-26 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 一种风机基础与塔筒的连接结构及施工方法 (Connecting structure of fan foundation and tower barrel and construction method ) 是由 颜志成 纪延涛 刘倩 霍晓刚 李铭 孙铭艺 赵文明 于 2020-04-24 设计创作,主要内容包括:本发明涉及风力发电技术领域,尤其涉及一种风机基础与塔筒的连接结构及施工方法,包括基础桩、与所述基础桩连接的基础平台、连接装置、塔筒法兰,所述基础桩嵌入所述基础平台进行连接,所述连接装置下端与所述基础平台连接,所述塔筒法兰与所述连接装置上端连接,所述基础平台开设有环形槽、包括被所述环形槽包围的固定体,所述固定体外侧壁开设有限位槽;所述连接装置设置于所述环形槽内,所述连接装置包括与所述固定体适配的支撑体,所述支撑体第一侧设置有与所述限位槽适配的限位体;所述方案解决了连接装置在进行吊装、施工中容易出现的移位问题,达到了提升施工质量、施工效率及增强结构强度的技术效果。(The invention relates to the technical field of wind power generation, in particular to a connecting structure of a fan foundation and a tower drum and a construction method, and the connecting structure comprises a foundation pile, a foundation platform connected with the foundation pile, a connecting device and a tower drum flange, wherein the foundation pile is embedded into the foundation platform for connection, the lower end of the connecting device is connected with the foundation platform, the tower drum flange is connected with the upper end of the connecting device, the foundation platform is provided with an annular groove and comprises a fixing body surrounded by the annular groove, and the outer side wall of the fixing body is provided with a limiting groove; the connecting device is arranged in the annular groove and comprises a supporting body matched with the fixing body, and a limiting body matched with the limiting groove is arranged on the first side of the supporting body; the technical scheme solves the displacement problem of the connecting device which is easy to appear in hoisting and construction, and achieves the technical effects of improving construction quality, construction efficiency and enhancing structural strength.)

一种风机基础与塔筒的连接结构及施工方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域,尤其涉及一种风机基础与塔筒的连接结构及施工方法。

背景技术

风力发电是世界上发展最快的绿色能源技术,在陆地风电场建设快速发展的同时,人们已经注意到陆地风能利用所受到的一些限制,如占地面积大、噪声污染等问题。由于海上丰富的风能资源和当今技术的可行性,海洋将成为一个迅速发展的风电市场。

风机的安装通常分为基础安装部分和塔筒安装部分,由连接装置将所述两部分进行连接,而连接装置的安装需要起重机进行吊装,在海上作业时,受海流和海风会的影响,连接装置吊装如基础平台后会存在晃动、移位的现象,导致在进行连接的时候还需要二次定位,降低了施工效率,增加了施工的不便。

有鉴于此,提出本发明。

发明内容

本发明提供一种风机基础与塔筒的连接结构及施工方法,能够在吊装连接装置时精准定位,无需二次调整,具有施工简便、连接强度高的效果。

本发明保护一种风机基础与塔筒的连接结构,包括基础桩、与所述基础桩连接的基础平台、连接装置、塔筒法兰,所述基础桩嵌入所述基础平台进行连接,所述连接装置下端与所述基础平台连接,所述塔筒法兰与所述连接装置上端连接,所述基础平台开设有环形槽、包括被所述环形槽包围的固定体,所述固定体外侧壁开设有限位槽;所述连接装置设置于所述环形槽内,所述连接装置包括与所述固定体适配的支撑体,所述支撑体第一侧设置有与所述限位槽适配的限位体。

采用上述方案,所述基础桩可以通过打桩机打入海底,在所述基础平台底面开设与所述基础桩数量相同的桩窝孔,所述桩窝孔外径大于所述基础桩外径,每个桩窝孔的顶部设置有穿透所述基础平台顶面的灌浆孔道,通过灌浆通道灌浆实现所述基础平台与所述基础桩的连接;所述环形槽以所述基础平台的中心进行设置,深度小于基础平台的高度,所述固定体与所述基础平台一体成型;所述连接装置包括与所述固定体适配的支撑体指的是所述支撑体设置在所述固定体的外围且外径略大于固定体的外径,所述限位体能够与所述限位槽成啮合连接方式,从而对所述连接装置进行限位。

进一步地,所述限位槽设置有第一磁吸部、所述限位体设置有与所述第一磁吸部适配的第二磁吸部。

采用上述方案,所述第一磁吸部的位置可以设置在所述限位槽的正面和/或侧面,所述第二磁吸部也相应的设置在所述限位体的正面和/或侧面。所述第一磁吸部、第二磁吸部的设置可以使所述连接装置吊装后放置的更加稳定、定位更加精准,从而提升后续安装效率。

进一步地,所述环形槽底侧开设有第一连接孔,所述连接装置还包括与所述支撑体第二侧连接的连接体和连接件,所述连接体开设有沿纵向设置且与所述第一连接孔适配的第二连接孔,所述塔筒法兰开设有与所述第二连接孔适配的第三连接孔,所述连接件通过插入第三连接孔、第二连接孔、第一连接孔,将所述塔筒法兰、连接体、基础平台连接。

采用上述方案,所述第一连接孔从所述环形槽底侧向下开设且不穿过所述基础平台底面;所述第二连接孔可以选择沿连接体竖直设置且贯通所述连接体上下表面,所述适配指的是三连接孔、第二连接孔、第一连接孔位置和尺寸相对应,可以满足连接件的插入。所述方案使得基础平台、连接装置、塔筒法兰连接时的施工更加方便,而且牢固。

优选地,所述连接件包括第一连接件,所述第一连接件依次插入所述第三连接孔、第二连接孔、第一连接孔进行连接。

采用上述方案,所述第三连接孔、第二连接孔、第一连接孔孔内可以设置内螺纹,所述第一连接件可以为带有外螺纹的螺杆,从上至下进行旋拧连接。所述方案在施工时方便、高效,还可保证结构的连接强度。

优选地,所述连接体设置为多个且沿所述支撑体第二侧间隔设置,所述多个连接体之间浇筑有灌浆层。

采用上述方案,在所述第一连接件将第三连接孔、第二连接孔、第一连接孔连接前进行灌浆层的施工,所述灌浆层的浇筑能够使所述连接装置与所述基础平台连接的更加紧密与牢固。图中只表示了一个灌浆层的结构,实际施工时需将每个连接体之间的间隔浇筑为灌浆层。

优选地,所述多个连接体呈同心圆周设置。

采用上述方案,所述支撑体呈同心圆周设置能够使连接装置在预制时更加方便,并且多个支撑体之间间隔相等也使得现场施工过程更加方便、施工效率有所提升。

优选地,所述支撑体开设有连通其第一侧、第二侧的灌浆孔,所述灌浆孔位置设置于所述多个连接体之间。

采用上述方案,所述灌浆孔的设置可以使所述灌浆层中的混凝土流入到所述支撑体与固定体之间的间隙中。

具体地,所述塔筒法兰上部设置有连接部,所述连接部上端连接有塔筒,所述风机基础与塔筒的连接结构还包括支撑杆,所述支撑杆一端与所述塔筒连接、另一端与所述基础平台上部连接。

采用上述方案,所述连接部与塔筒法兰可以在预制时一体成型,所述连接部与所述塔筒可以采用焊接等方式进行连接,所述支撑杆可以增强所述塔筒的抗弯能力。

优选地,所述支撑杆以所述塔筒为中心呈轴对称分布。

采用上述方案,可以使所述风机基础与塔筒的连接结构在承受外力作用时受力更加均匀,从而提升结构稳定性。

优选地,所述支撑杆与所述基础平台上侧的夹角角度设置在35°~60°之间。

采用上述方案,所述夹角角度设置在35°~60°之间时可以使整体结构抗弯能力最强,从而保证结构的安全性。

优选地,所述连接件包括第二连接件、第三连接件,所述第一连接孔和第二连接孔均设置为三个同心圆周的分布,其中分布于中间的为中间孔、其余为侧边孔,所述第二连接件依次穿过第一连接孔与第二连接孔的侧面孔将所述连接装置与基础平台连接,然后浇筑灌浆层使所述灌浆层上表面低于所述第二连接孔,此时第三连接孔也为设置为三个同心圆周的分布,所述第三连接件穿过所述第三连接孔的中间孔与所述第二连接孔的中间孔连接,第三连接孔的侧边为容纳所述第二连接件的顶端的空间。

本发明还保护一种风机基础与塔筒的连接结构的施工方法,包括以下步骤:

沉桩步骤,在指定区域通过打桩机将基础桩垂直地嵌入海底岩土层设定深度;

桩头处理步骤,将每根基础桩的桩头切平,使得每根基础桩的桩顶处于同一水平高度;

基础平台安装步骤,所述基础平台在工厂内预制完成,将所述基础平台通过吊装与所述基础桩连接;

连接装置安装步骤,将所述连接装置的限位体沿所述限位槽吊装至所述环形槽内;

灌浆步骤,对所述多个连接体之间进行混凝土灌浆,所述灌浆层上面低于所述连接体上面;

法兰安装步骤,将所述塔筒法兰吊装至所述连接装置上方,将所述第三连接孔、第二连接孔、第一连接孔对准,通过第一连接件依次穿过第三连接孔、第二连接孔、第一连接孔进行连接。

本发明的有益效果:

1.所述限位槽和限位体、支撑体的设置解决了连接装置在进行吊装、施工中容易出现的移位问题,达到了提升施工质量、施工效率及增强结构强度的技术效果。

2.所述第一磁吸部、第二磁吸部的设置进一步地解决了所述连接装置在施工中容易出现的移位、晃动问题,达到了提升施工质量、施工效率及增强结构强度的技术效果。

3.所述连接件、第三连接孔、第二连接孔、第一连接孔的设置解决了塔筒法兰、连接装置、基础平台的连接不牢固的技术问题,达到了增强结构整体强度的技术效果。

4.所述灌浆层的设置进一步解决了所述连接装置与所述基础平台连接不牢固的技术问题,产生了增强结构整体强度的技术效果。

5.所述灌浆孔的设置解决了所述支撑体与固定体之间因留有缝隙连接不牢固的技术问题,产生了增强结构整体强度的技术效果。

6.所述支撑杆解决了所述塔筒抗弯能力低的技术问题,产生了提高结构抗弯能力的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一种实施方式环形槽示意图;

图2为图1局部放大图;

图3为本发明第一种实施方式连接装置示意图;

图4为本发明第一种实施方式连接装置与固定体配合示意图;

图5为本发明第一种实施方式塔筒法兰示意图;

图6为图5局部放大图;

图7为本发明第一种实施方式左视图;

图8为本发明第二种实施方式连接装置与固定体配合示意图;

图9为本发明第二种实施方式塔筒法兰示意图。

附图标记说明:

通过上述附图标记说明,结合本发明的实施例,可以更加清楚的理解和说明本发明的技术方案。

1-基础桩,2-基础平台,21-环形槽,211-第一连接孔,22-固定体,221-限位槽,2211-第一磁吸部,31-支撑体,311-灌浆孔,32-限位体,321-第二磁吸部,33-连接体,331-第二连接孔,341-第一连接件,342-第二连接件,343-第三连接件,4-塔筒法兰,41-第三连接孔,5-连接部,6-塔筒,7-支撑杆,8-灌浆层。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解,本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

以下将通过实施方式对本发明进行详细描述。

实施方式1

参考图1、图2、图3、图4所示,一种风机基础与塔筒的连接结构,包括基础桩1、与所述基础桩1连接的基础平台2、连接装置、塔筒法兰4,所述基础桩1嵌入所述基础平台2进行连接,所述连接装置下端与所述基础平台2连接,所述塔筒法兰4与所述连接装置上端连接,所述基础平台2开设有环形槽21、包括被所述环形槽21包围的固定体22,所述固定体22外侧壁开设有限位槽221;所述连接装置设置于所述环形槽21内,所述连接装置包括与所述固定体22适配的支撑体31,所述支撑体31第一侧设置有与所述限位槽221适配的限位体32。

采用上述方案,所述基础桩1可以通过打桩机打入海底,在所述基础平台2底面开设与所述基础桩1数量相同的桩窝孔,所述桩窝孔外径大于所述基础桩1外径,每个桩窝孔的顶部设置有穿透所述基础平台2顶面的灌浆孔道,通过灌浆通道灌浆实现所述基础平台2与所述基础桩1的连接;所述基础平台2设置为圆柱状,所述环形槽21以所述基础平台2的中心进行设置,深度小于基础平台2的高度,所述固定体22与所述基础平台2一体成型;所述限位槽221设置为凹槽状,所述限位体32设置为凸块状,所述连接装置包括与所述固定体22适配的支撑体31指的是所述支撑体31设置在所述固定体22的外围且外径略大于固定体22的外径,所述限位体32能够与所述限位槽221成啮合连接方式,从而对所述连接装置进行限位。

通过所述环形槽21、固定体22、支撑体31、限位槽221、限位体31的配合设置,能够使连接装置在吊装的过程当中精准定位,无需二次调整、也不会由于环境因素产生移位、晃动的现象,提高了施工效率和结构强度。

参考图2、图3所示,所述限位槽221设置有第一磁吸部2211、所述限位体32设置有与所述第一磁吸部2211适配的第二磁吸部321。

采用上述方案,所述第一磁吸部2211和第二磁吸部321可以采用磁铁制成磁力片状的形式,以螺栓连接、销钉连接等方式分别与所述限位槽221、限位体31进行固定;所述第一磁吸部2211的位置可以设置在所述限位槽221的正面和/或侧面,所述第二磁吸部321也相应的设置在所述限位体31的正面和/或侧面。所述第一磁吸部2211、第二磁吸部321的设置可以使所述连接装置吊装后放置的更加稳定、定位更加精准,从而提升后续安装效率。

参考图2、图3、图5、图6所示,所述环形槽21底侧开设有第一连接孔211,所述连接装置还包括与所述支撑体31第二侧连接的连接体33和连接件,所述连接体33开设有沿纵向设置且与所述第一连接孔211适配的第二连接孔331,所述塔筒法兰4开设有与所述第二连接孔331适配的第三连接孔41,所述连接件通过插入第三连接孔41、第二连接孔331、第一连接孔211,将所述塔筒法兰4、连接体33、基础平台2连接。

采用上述方案,所述第一连接孔211从所述环形槽21底侧向下开设且不穿过所述基础平台2底面,可以防止海水腐蚀所述连接件;所述第二连接孔331可以选择沿连接体竖直设置且贯通所述连接体33上下表面,所述适配指的是三连接孔41、第二连接孔331、第一连接孔211位置和尺寸相对应,可以满足连接件的插入。所述方案使得基础平台2、连接装置、塔筒法兰4连接时的施工更加方便,而且牢固。

参考图5、图6所示,所述连接件包括第一连接件341,所述第一连接件341依次插入所述第三连接孔41、第二连接孔331、第一连接孔211进行连接。

采用上述方案,所述第三连接孔41、第二连接孔331、第一连接孔211分别可以设置成三个半径不同的同心圆周,并分布于所述塔筒法兰4、连接体33和所述环形槽21底侧,所述第三连接孔41、第二连接孔331、第一连接孔211孔内可以设置内螺纹,所述第一连接件341可以为带有外螺纹的螺杆,从上至下进行旋拧连接。所述方案在施工时方便、高效,还可保证结构的连接强度。

参考图4所示,所述连接体33设置为多个且沿所述支撑体31第二侧间隔设置,所述多个连接体33之间浇筑有灌浆层8。

采用上述方案,提供了一种连接体33的设置形式,将所述连接体33设置为多个且沿所述支撑体31第二侧间隔设置可以减轻连接装置在预制时的重量,从而更加方便运输;在所述第一连接件341将第三连接孔41、第二连接孔331、第一连接孔211连接前进行灌浆层8的施工,此时可以用盖板将第二连接孔331、第一连接孔211分别盖住,防止混凝土堵塞,所述灌浆层8的浇筑能够使所述连接装置与所述基础平台2连接的更加紧密与牢固。图中只表示了一个灌浆层8的结构,实际施工时需将每个连接体33之间的间隔浇筑为灌浆层8。

参考图4所示,所述多个连接体33呈同心圆周设置。

采用上述方案,所述支撑体31呈同心圆周设置能够使连接装置在预制时更加方便,并且多个支撑体31之间间隔相等也使得现场施工过程更加方便、施工效率有所提升。

参考图4所示,参考所述支撑体31开设有连通其第一侧、第二侧的灌浆孔311,所述灌浆孔311位置设置于所述多个连接体33之间。

采用上述方案,所述灌浆孔311的设置可以使所述灌浆层8中的混凝土流入到所述支撑体31与固定体22之间的间隙中,由于在实际施工时对于所述间隙很难去用机器进行混凝土灌入、采用人工方式又耗时费力,所以通过将所述灌浆层8中的混凝土引入到所述间隙中既能够加强所述连接装置与所述固定体22之间的连接,又可以节省人力方便施工,从而提升了结构强度与工作效率。

参考图5、图6、图7所示,所述塔筒法兰4上部设置有连接部5,所述连接部5上端连接有塔筒6,所述风机基础与塔筒的连接结构还包括支撑杆7,所述支撑杆7一端与所述塔筒6连接、另一端与所述基础平台2上部连接。

采用上述方案,所述连接部5与塔筒法兰4可以在预制时一体成型,所述连接部5与所述塔筒6可以采用焊接等方式进行连接,所述支撑杆7可以增强所述塔筒6的抗弯能力,由于海上有时海风较大,所述支撑杆7可以提升结构整体强度。

参考图7所示,所述支撑杆7以所述塔筒6为中心呈轴对称分布。

采用上述方案,可以使所述风机基础与塔筒的连接结构在承受外力作用时受力更加均匀,从而提升结构稳定性。

所述支撑杆7与所述基础平台2上侧的夹角角度设置在35°~60°之间。

采用上述方案,所述夹角角度设置在35°~60°之间时可以使整体结构抗弯能力最强,从而保证结构的安全性。

本发明还保护一种风机基础与塔筒的连接结构的施工方法,包括以下步骤:

沉桩步骤,在指定区域通过打桩机将基础桩1垂直地嵌入海底岩土层设定深度;

桩头处理步骤,将每根基础桩1的桩头切平,使得每根基础桩1的桩顶处于同一水平高度;

基础平台2安装步骤,所述基础平台2在工厂内预制完成,将所述基础平台2通过吊装与所述基础桩1连接;

连接装置安装步骤,将所述连接装置的限位体32沿所述限位槽221吊装至所述环形槽21内;

灌浆步骤,对所述多个连接体33之间进行混凝土灌浆,所述灌浆层8上面低于所述连接体33上面。

法兰安装步骤,将所述塔筒法兰4吊装至所述连接装置上方,将所述第三连接孔41、第二连接孔331、第一连接孔211对准,通过第一连接件341依次穿过第三连接孔41、第二连接孔331、第一连接孔211进行连接。

实施方式2

参考图8、图9,本实施方式与实施方式1结构基本相同,不同之处在于:所述连接件包括第二连接件342、第三连接件343,所述第一连接孔211和第二连接孔331均设置为三个同心圆周的分布,其中分布于中间的为中间孔、其余为侧边孔,所述第二连接件342依次穿过第一连接孔211与第二连接孔331的侧面孔将所述连接装置与基础平台2连接,然后浇筑灌浆层8使所述灌浆层8上表面低于所述第二连接孔331,此时第三连接孔41也为设置为三个同心圆周的分布,所述第三连接件343穿过所述第三连接孔41的中间孔与所述第二连接孔331的中间孔连接,第三连接孔41的侧边为容纳所述第二连接件342的顶端的空间。所述方案能够在灌浆前使所述连接装置进行固定,从而保证灌浆过程中其位置不会受灌浆而产生移动。

在本发明的一些实施方式中,所述连接体33可以在工厂预制为圆环状,进行直接吊装。

应当指出所述基础桩1不仅可以为上述高桩承台基础也可以为单桩承台基础的形式。另外所述基础承台2和基础桩1也可以被替代为导管架的基础形式,所述导管架包括多根支架和与支架顶部连接的导管架平台,所述固定体22材质可以为钢,所述环形槽221开设在导管架平台上,所述连接装置设置在环形槽221中并与所述塔筒法兰4连接。

应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

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