阅读说明：本技术 一种海上风电机组高桩-钢管混凝土组合结构承台基础 (Offshore wind turbine generator system high pile-steel pipe concrete composite structure bearing platform foundation ) 是由 王宇航 刘子昂 周绪红 邓然 杨庆山 徐菲 于 2021-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种海上风电机组高桩-钢管混凝土组合结构承台基础,包括组合结构承台和用于支撑所述组合结构承台的群桩,所述组合结构承台由内钢管、外钢管、加劲钢板、底钢板、填充混凝土构成,所述内钢管位于所述外钢管内部,所述加劲钢板位于所述内钢管与所述外钢管之间,所述底钢板位于所述内钢管与所述外钢管底部,所述底钢板留有孔洞,所述群桩上部穿过所述孔洞与所述组合结构承台连接,所述组合结构承台内部浇筑所述填充混凝土。本发明采用钢-混凝土组合结构代替传统混凝土结构,受力性能好,结构强度高,材料消耗少,钢结构部分陆上整体预制,有利于简化现场施工工序,降低施工难度,提高工程质量,并整体缩短工期,降低施工成本。(The invention relates to an offshore wind turbine high pile-steel tube concrete combined structure bearing platform foundation which comprises a combined structure bearing platform and pile groups for supporting the combined structure bearing platform, wherein the combined structure bearing platform is composed of an inner steel tube, an outer steel tube, a stiffening steel plate, a bottom steel plate and filled concrete, the inner steel tube is positioned inside the outer steel tube, the stiffening steel plate is positioned between the inner steel tube and the outer steel tube, the bottom steel plate is positioned at the bottom of the inner steel tube and the outer steel tube, holes are reserved on the bottom steel plate, the upper parts of the pile groups penetrate through the holes to be connected with the combined structure bearing platform, and the filled concrete is poured inside the combined structure bearing platform. The invention adopts the steel-concrete combined structure to replace the traditional concrete structure, has good stress performance, high structural strength and less material consumption, and the steel structure part is integrally prefabricated on land, thereby being beneficial to simplifying the site construction process, reducing the construction difficulty, improving the engineering quality, integrally shortening the construction period and reducing the construction cost.)

一种海上风电机组高桩-钢管混凝土组合结构承台基础

技术领域

本发明涉及海上风电基础技术领域，尤其涉及一种海上风电机组高桩-钢管混凝土组合结构承台基础。

背景技术

高桩承台基础是一种常见的海上风机基础形式，该基础主要由承台和群桩两部分组成。传统的高桩承台基础通常由上部混凝土承台和下部钢管桩或PHC管桩构成。

上部混凝土承台通常体量较大，需要现场支筑模板、大量铺设钢筋和浇筑混凝土，不仅材料消耗量大，且施工工序繁琐，施工周期较长，大大提升了工程成本。

考虑到海上风电场离岸较远，需要海上作业，施工环境恶劣，且大体积混凝土对于施工要求较高，传统的混凝土高桩承台基础施工难度较高。

对于海上风电场施工建设，基础结构的成本通常占到整个风电场成本的20％-30％。因此采用一定的措施减少材料消耗，简化施工工序，提高工程质量，缩短施工周期，降低施工成本，在风电行业全面去补贴的当下尤为重要。

发明内容

为解决现有技术中传统混凝土承台材料消耗量大、施工工序繁琐、施工周期长、施工成本高的问题，本发明提供一种海上组合结构高桩承台风机基础，具体技术方案如下。

一种海上风电机组高桩-钢管混凝土组合结构承台基础，包括组合结构承台(1)和用于支撑所述组合结构承台(1)的群桩(2)，其特征在于，所述组合结构承台(1)由内钢管(3)、外钢管(4)、加劲钢板(5)、底钢板(6)、填充混凝土(7)构成，所述内钢管(3)位于所述外钢管(4)内部，所述加劲钢板(5)位于所述内钢管(3)与所述外钢管(4)之间，所述底钢板(6)位于所述内钢管(3)与所述外钢管(4)底部，所述底钢板留有孔洞(8)，所述群桩(2)上部穿过所述孔洞(8)与所述组合结构承台(1)连接，所述组合结构承台(1)内部浇筑所述填充混凝土(7)。

本发明采用钢-混凝土组合结构承台代替传统的混凝土结构承台，因为组合结构受力性能好，结构强度高，从而在整体上减少了材料的消耗，避免了装拆模版和绑扎大量钢筋，可以有效简化施工工序，降低施工难度，缩短施工工期。

可选的，除所述填充混凝土(7)部分外，所述组合结构承台(1)可以在陆上整体预制，并拖运至海上整体安装，之后现场浇筑所述填充混凝土(7)。钢结构部分在陆上整体预制，简化了在海上恶劣环境下的施工工序，降低了现场施工难度，有助于提高工程质量，并缩短工期。

可选的，根据工程需要，所述内钢管(3)内部可不做填充，减少承台自重，也可浇筑所述填充混凝土(7)作为配重，同时增强结构强度，但所述内钢管(3)与所述外钢管(4)之间需要浇筑所述填充混凝土(7)，以保证承台与群桩的可靠连接。

可选的，所述内钢管(3)、所述外钢管(4)、所述加劲钢板(5)和所述底钢板(6)可焊接连接或螺栓连接。

可选的，由于所述组合结构承台(1)对于桩型具有良好的兼容性，所述群桩(2)可以采用PHC管桩或钢管桩，且所述群桩(2)采用斜桩，以保证良好的抗侧性能。

可选的，所述群桩(2)通过锚固钢筋、填芯钢筋或栓钉(9)与所述填充混凝土(7)连接，可以根据具体工程情况自行选择。

可选的，所述内钢管(3)外壁与所述外钢管(4)内壁焊接栓钉或加劲肋(10)，以增强所述内钢管(3)、所述外钢管(4)与所述填充混凝土(7)的整体性。

可选的，所述加劲钢板(5)数量不少于所述群桩(2)数量，且所述加劲钢板(5)在所述群桩(2)之间间隔设置。

可选的，所述加劲钢板(5)中心开孔，便于浇筑所述填充混凝土(7)。所述加劲钢板(5)顶部和底部开孔，用于安置环向钢筋(11)。

可选的，所述内钢管(3)上部焊接法兰(12)，用于与上部塔筒连接。

可选的，所述孔洞(8)与所述群桩(2)之间的孔隙使用封孔板(13)封闭，所述封孔板(13)内孔为圆形或椭圆形，所述封孔板(13)与所述承台(1)、所述群桩(8)可焊接连接或螺栓连接。

本发明采用钢-混凝土组合结构承台代替传统的混凝土结构承台，相比传统的混凝土结构承台相比，受力性能更好，结构强度更高，从而减少了材料使用，也避免了装拆模版和绑扎大量钢筋，可以有效简化施工工序，降低施工难度，缩短施工工期。此外，钢结构部分可以在陆上整体预制，不仅有利于提高工程质量，也进一步简化了现场施工工序，降低施工难度，整体缩短工期，降低施工成本。

附图说明

图1为本发明的俯视结构示意图(其中填充混凝土已被透视)；

图2为本发明封孔板示意图；

图3为图1的1-1剖面图；

图4为图1的1-1剖面图。

图中：1-组合结构承台、2-群桩、3-内钢管、4-外钢管、5-加劲钢板、6-底钢板、7-填充混凝土、8-孔洞(8)、9-栓钉、10-栓钉、11-环向钢筋、12-上部法兰、13-封孔板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例做进一步详细描述。

如图1、图3、图4所示，本发明实施例提供一种海上风电机组高桩-钢管混凝土组合结构承台基础，其包括组合结构承台(1)和用于支撑所述组合结构承台(1)的群桩(2)，所述的组合结构承台由内钢管(3)、外钢管(4)、加劲钢板(5)、底钢板(6)、填充混凝土(7)构成。

所述内钢管(3)位于所述外钢管(4)内部，所述加劲钢板(5)位于所述内钢管(3)与所述外钢管(4)之间，所述底钢板(6)位于所述内钢管(3)与所述外钢管(4)底部，所述底钢板留有孔洞(8)，所述群桩(2)上部穿过所述孔洞(8)，所述组合结构承台(1)内部浇筑所述填充混凝土(7)，所述群桩(2)与所述组合结构承台(1)通过所述填充混凝土(7)连接为整体。

可选的，除所述填充混凝土(7)部分外，所述组合结构承台(1)可以在陆上整体预制，并拖运至海上整体安装，之后现场浇筑所述填充混凝土(7)。钢结构部分在陆上整体预制，简化了在海上恶劣环境下的施工工序，降低了现场施工难度，有助于提高工程质量，并缩短工期。

可选的，根据工程需要，所述内钢管(3)内部可不做填充，减少承台自重，也可填充所述填充混凝土(7)作为配重，同时增强结构强度，但所述内钢管(3)与所述外钢管(4)之间需要浇筑所述填充混凝土(7)，以保证承台与群桩的可靠连接。

可选的，所述内钢管(3)、所述外钢管(4)、所述加劲钢板(5)和所述底钢板(6)可以通过焊接或螺栓连接为整体。所述加劲钢板(5)与所述底钢板(6)之间允许留有空隙，不直接接触且不进行连接。若使用焊接连接，应在加劲钢板两底角做切角处理，以避免多条焊缝相交产生的焊接缺陷。

可选的，由于所述组合结构承台(1)对于桩型具有良好的兼容性，所述群桩(2)可以采用PHC管桩或钢管桩。且所述群桩(2)为斜桩，斜度通常取1:5-1:6，便于施工操作的其他斜度也可采用。

可选的，所述群桩(2)可通过锚固钢筋、填芯钢筋或栓钉与所述填充混凝土(7)连接，可以根据具体工程情况自行选择。其中锚固钢筋和栓钉可以焊接或预埋，填芯钢筋则需要现场埋设和浇筑。

可选的，所述内钢管(3)外壁与所述外钢管(4)内壁可焊接栓钉或加劲肋(10)，以增强所述内钢管(3)、所述外钢管(4)与所述填充混凝土(7)的整体性。

可选的，所述加劲钢板(5)数量不少于所述群桩(2)数量，在所述群桩(2)之间间隔设置，以保证所述组合结构承台(1)与所述群桩(2)之间传力均匀。

可选的，所述加劲钢板(5)中心开孔，便于浇筑所述填充混凝土(7)。所述加劲钢板(5)顶部和底部开孔，用于安置环向钢筋(11)。所述环向钢筋(11)与所述加劲钢板(5)可焊接连接。

可选的，所述内钢管(3)上部焊接法兰(12)，用于与上部塔筒连接。内钢管的形状一般采用圆管，方便与上部塔筒连接，外钢管则可根据群桩布置采用合适的形状，也可加入一定的斜度，做成圆台侧壁状。

可选的，所述孔洞(8)与所述群桩(2)之间的孔隙可使用如图2所示的封孔板(13)封闭，所述封孔板(13)内孔采用与所述群桩(2)水平截面形状接近的圆形或椭圆形，所述封孔板(13)与所述承台(1)和所述群桩(8)可焊接或螺栓连接。

可选的，施工时，可以对所述底钢板(6)进行临时支撑，以承受施工荷载，支撑方法可以借鉴支模方法。根据所述临时支撑的强度，所述填充混凝土(7)可以分1-2次浇筑，应尽量1次浇筑完成，以减少工期。

本发明采用钢-混凝土组合结构承台代替传统的混凝土结构承台，相比传统的混凝土结构承台相比，受力性能更好，结构强度更高，从而减少了材料使用，也避免了装拆模版和绑扎大量钢筋，可以有效简化施工工序，降低施工难度，缩短施工工期。此外，钢结构部分可以在陆上整体预制，不仅有利于提高工程质量，也进一步简化了现场施工工序，降低施工难度，整体缩短工期，降低施工成本。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。