設(shè)置環(huán)槽的海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種設(shè)置環(huán)槽的海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)，包括豎直的鋼管樁與鋼套管，所述鋼管樁與鋼套管相互同軸嵌套，所述鋼管樁與鋼套管在嵌套端的相鄰管壁之間形成環(huán)型腔，所述鋼管樁與鋼套管在位于環(huán)型腔內(nèi)的管壁上均開設(shè)有若干道環(huán)形槽，所述環(huán)型腔內(nèi)填充有用于將鋼管樁與鋼套管粘結(jié)為一體的灌漿體。本實(shí)用新型與傳統(tǒng)灌漿連接相比，管壁表面平整度可控，可提高連接抗壓承載力，滿足海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌漿連接要求；與設(shè)置抗剪鍵的灌漿連接相比，本實(shí)用新型制作簡(jiǎn)單，無焊接殘余應(yīng)力和熱影響區(qū)，連接部位應(yīng)力集中小，連接疲勞性能好。
【專利說明】
設(shè)置環(huán)槽的海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型提供了一種設(shè)置環(huán)槽的海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)，屬于海 上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 灌漿套管連接屬于兩個(gè)直徑不同圓管的搭接連接，是在管壁之間形成的環(huán)型腔內(nèi) 灌注水泥漿等灌漿材料，通過管壁與灌漿體之間的粘結(jié)和鋼管表明不平整產(chǎn)生機(jī)械咬合來 傳遞軸向壓力。灌漿套管連接具有整體性好、施工方便和造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，首先在海洋采油平 臺(tái)結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。近年來，灌漿套管連接逐步在海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用。 然而，2009年在荷蘭Egmond海上風(fēng)電場(chǎng)檢測(cè)到灌漿連接段出現(xiàn)豎向滑移現(xiàn)象，引起研究者 和工程界的高度重視。挪威船級(jí)社海上風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范DNV-0S-J101近年來也數(shù)易其稿，推薦 在鋼管壁上焊接抗剪健來提高豎向承載能力。目前我國(guó)海上風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)也主要是借鑒DNV-0S-J101相關(guān)規(guī)定。然而，在相對(duì)較厚的鋼管粧壁上焊接抗剪鍵，焊接難度大，費(fèi)用高；同時(shí) 不可避免的在焊縫周圍存在熱影響區(qū)，降低管壁的性能;抗剪件部位存在嚴(yán)重的應(yīng)力集中， 抗剪件疲勞性能降低;抗剪件附件的灌漿體也會(huì)存在嚴(yán)重的應(yīng)力集中，灌漿體的疲勞性能 降低。
[0003] 灌漿套管連接段在軸向力作用下接觸面上的切應(yīng)力超過粘結(jié)力，鋼管和灌漿料之 間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。鋼管表面的不平整，會(huì)使管壁和灌漿體之間產(chǎn)生相互擠壓，從而產(chǎn)生切向 應(yīng)力。切向應(yīng)力大小可以用下面公式表示：
[0005] 其中，RTP為外管半徑;tTP為外管厚度;RP為內(nèi)管半徑;t P內(nèi)管厚度;h為灌漿體厚度； Es為鋼管彈模;Eg為灌漿體彈性模量;μ為摩擦系數(shù);δ為鋼管表面不平整系數(shù)，對(duì)于普通乳制 鋼管δ-般取為〇.〇7mm。
[0006] 采用未對(duì)連接部位鋼管表面進(jìn)行任何處理的灌漿連接在海洋采油平臺(tái)應(yīng)用多年， 狀況良好。對(duì)比海洋采油平臺(tái)基礎(chǔ)和海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)可以發(fā)現(xiàn)：1)海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)粧 基直徑較大，最大粧徑已達(dá)7.Smj)海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)粧基徑厚比較大。根據(jù)歐洲2007年前 統(tǒng)計(jì)結(jié)果，海上風(fēng)電工程中使用的鋼管粧徑厚比最大到1〇〇;海洋采油平臺(tái)基礎(chǔ)中采用的鋼 管粧的徑厚比不超過40。3)海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌漿連接長(zhǎng)度較小。海洋平臺(tái)灌漿連接要求 連接長(zhǎng)度不小于鋼管粧直徑的6倍;海上風(fēng)電灌漿連接長(zhǎng)度多在1.5~2.5倍鋼管粧直徑。根 據(jù)公式（1)，其它條件不變的前提下，鋼管粧直徑和徑厚比的增加，連接部位的切向應(yīng)力都 會(huì)嚴(yán)重降低;另外，連接長(zhǎng)度減小，鋼管壁表面不平整缺陷出現(xiàn)的概率也會(huì)減小。另外，隨著 機(jī)械加工技術(shù)的進(jìn)步，鋼管表面平整度缺陷也會(huì)降低。綜上所說，僅靠鋼管表面的不平整缺 陷產(chǎn)生的機(jī)械咬合來抵抗海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌漿連接的軸向壓力存在不足，通過增加鋼管 表面的不平整系數(shù)δ來提高連接的抗壓承載力是可行的。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 本實(shí)用新型的目的是針對(duì)以上不足之處，提供了一種設(shè)置環(huán)槽的海上風(fēng)電機(jī)組基 礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)。
[0008] 本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采用的方案是一種設(shè)置環(huán)槽的海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌 漿套管連接結(jié)構(gòu)，包括豎直的鋼管粧與鋼套管，所述鋼管粧與鋼套管相互同軸嵌套，所述鋼 管粧與鋼套管在嵌套端的相鄰管壁之間形成環(huán)型腔，所述鋼管粧與鋼套管在位于環(huán)型腔內(nèi) 的管壁上均開設(shè)有若干道環(huán)形槽，所述環(huán)型腔內(nèi)填充有用于將鋼管粧與鋼套管粘結(jié)為一體 的灌漿體。
[0009] 進(jìn)一步的，所述鋼套管同軸套設(shè)于鋼管粧的外部，所述鋼管粧的外壁與鋼套管的 內(nèi)壁之間形成環(huán)型腔，所述環(huán)形槽在位于環(huán)型腔內(nèi)的鋼管粧外壁上與鋼套管內(nèi)壁上。
[0010] 進(jìn)一步的，每道環(huán)形槽的深度為8mm，兩相鄰環(huán)形槽之間的間距為80mm。
[0011] 進(jìn)一步的，所述環(huán)形槽的截面形狀為弧形。
[0012] 進(jìn)一步的，所述環(huán)型腔的灌漿口處設(shè)有灌漿防漏裝置。
[0013] 進(jìn)一步的，所述鋼套管的內(nèi)壁設(shè)有臨時(shí)支托。
[0014]進(jìn)一步的，所述灌衆(zhòng)體的材料為尚強(qiáng)水泥砂衆(zhòng)。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:本實(shí)用新型與傳統(tǒng)灌漿連接相 比，管壁表面平整度可控，可提高連接抗壓承載力，滿足海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌漿連接要求； 與設(shè)置抗剪鍵的灌漿連接相比，本實(shí)用新型制作簡(jiǎn)單，無焊接殘余應(yīng)力和熱影響區(qū)，連接部 位應(yīng)力集中小，連接疲勞性能好。
【附圖說明】
[0016] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型專利進(jìn)一步說明。
[0017] 圖1為該實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖中：
[0019] 1-鋼管粧;2-鋼套管;3-環(huán)型腔;4-環(huán)形槽;5-臨時(shí)支托;6-灌漿防漏裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0021] 如圖1所示，一種設(shè)置環(huán)槽的海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)，包括豎直的鋼 管粧1與鋼套管2,所述鋼管粧與鋼套管相互同軸嵌套，所述鋼管粧與鋼套管在嵌套端的相 鄰管壁之間形成環(huán)型腔3,所述鋼管粧與鋼套管在位于環(huán)型腔內(nèi)的管壁上均開設(shè)有若干道 環(huán)形槽4,所述環(huán)型腔內(nèi)填充有用于將鋼管粧與鋼套管粘結(jié)為一體的灌漿體。
[0022] 在本實(shí)施例中，所述鋼套管同軸套設(shè)于鋼管粧的外部，所述鋼管粧的外壁與鋼套 管的內(nèi)壁之間形成環(huán)型腔，所述環(huán)形槽在位于環(huán)型腔內(nèi)的鋼管粧外壁上與鋼套管內(nèi)壁上。
[0023] 在本實(shí)施例中，每道環(huán)形槽的深度為8_，兩相鄰環(huán)形槽之間的間距為80_。
[0024] 在本實(shí)施例中，所述環(huán)形槽的截面形狀為弧形。
[0025] 在本實(shí)施例中，所述環(huán)型腔的灌漿口處設(shè)有灌漿防漏裝置6。
[0026] 在本實(shí)施例中，所述鋼套管的內(nèi)壁設(shè)有臨時(shí)支托5。
[0027] 在本實(shí)施例中，所述灌漿體的材料為高強(qiáng)水泥砂漿。
[0028] 在本實(shí)施例中，設(shè)置環(huán)槽的海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)的連接方法包括 以下步驟：
[0029] (1)先澆筑鋼管粧與鋼套管，其中在鋼管粧與鋼套管嵌套端的相鄰管壁上開設(shè)環(huán) 形槽；
[0030] (2)將鋼套管與鋼管粧相互同軸嵌套，并在兩嵌套端的環(huán)形槽之間形成的環(huán)型腔 內(nèi)灌注高強(qiáng)水泥砂漿，并在灌漿口處用灌漿防漏裝置進(jìn)行封口，完成連接。
[0031] 上列較佳實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明， 所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡 在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用 新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種設(shè)置環(huán)槽的海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括豎直的鋼 管粧與鋼套管，所述鋼管粧與鋼套管相互同軸嵌套，所述鋼管粧與鋼套管在嵌套端的相鄰 管壁之間形成環(huán)型腔，所述鋼管粧與鋼套管在位于環(huán)型腔內(nèi)的管壁上均開設(shè)有若干道環(huán)形 槽，所述環(huán)型腔內(nèi)填充有用于將鋼管粧與鋼套管粘結(jié)為一體的灌漿體。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)置環(huán)槽的海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)，其特征在 于:所述鋼套管同軸套設(shè)于鋼管粧的外部，所述鋼管粧的外壁與鋼套管的內(nèi)壁之間形成環(huán) 型腔，所述環(huán)形槽在位于環(huán)型腔內(nèi)的鋼管粧外壁上與鋼套管內(nèi)壁上。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)置環(huán)槽的海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)，其特征在 于:每道環(huán)形槽的深度為8mm，兩相鄰環(huán)形槽之間的間距為80mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)置環(huán)槽的海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)，其特征在 于:所述環(huán)形槽的截面形狀為弧形。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)置環(huán)槽的海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)，其特征在 于:所述環(huán)型腔的灌漿口處設(shè)有灌漿防漏裝置。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)置環(huán)槽的海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)，其特征在 于:所述鋼套管的內(nèi)壁設(shè)有臨時(shí)支托。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)置環(huán)槽的海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)，其特征在 于:所述灌漿體的材料為高強(qiáng)水泥砂漿。
【文檔編號(hào)】E02D15/04GK205557528SQ201620278073
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月6日
【發(fā)明人】吳兆旗, 游先輝, 魏源, 黃超
【申請(qǐng)人】福州大學(xué)