管口加強的海上風(fēng)電機組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種管口加強的海上風(fēng)電機組基礎(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，所述鋼管樁與鋼套管在位于嵌套端的管口處的管壁上均焊接有加強環(huán)。本實用新型與傳統(tǒng)灌漿連接相比，鋼管樁與鋼套管的管口剛度得到加強，避免或者延緩了水平載荷作用下灌漿體徑向裂縫出現(xiàn)，防止灌漿體與鋼管樁、鋼套管的管壁脫離，提高連接的抗彎承載力，特別適用于單樁基礎(chǔ)與過渡段的連接。
【專利說明】
管口加強的海上風(fēng)電機組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型提供了一種管口加強的海上風(fēng)電機組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)，屬于海上風(fēng)電機組基礎(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、施工方便和造價低等優(yōu)點，首先在海洋采油平臺結(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)電機組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用。對比海洋采油平臺基礎(chǔ)和海上風(fēng)電機組基礎(chǔ)可以發(fā)現(xiàn):I)海上風(fēng)電機組基礎(chǔ)粧基直徑和徑厚比較大。根據(jù)歐洲2007年前統(tǒng)計結(jié)果，海上風(fēng)電工程中使用的鋼管粧徑厚比最大到100;海洋采油平臺基礎(chǔ)中采用的鋼管粧的徑厚比不超過40。2)海上風(fēng)電機組基礎(chǔ)灌漿連接長度較小。海洋平臺灌漿連接要求連接長度不小于鋼管粧直徑的6倍;海上風(fēng)電灌漿連接長度多在1.5?2.5倍鋼管粧直徑。3)與海洋采油平臺灌漿連接相比，海上風(fēng)電機組基礎(chǔ)灌漿連接的受力更為復(fù)雜。海上風(fēng)電灌漿連接除了承受上部結(jié)構(gòu)和設(shè)備的豎向重力荷載、海浪的循環(huán)動力荷載和海水腐蝕作用，還要承受較大的風(fēng)機動力荷載。在風(fēng)機動力荷載作用下，灌漿連接部位主要承受彎矩作用。
[0003]在彎矩作用下，鋼管粧與套管在灌漿連接段通過側(cè)向擠壓力來傳遞彎矩作用，同時彎矩引起的鋼管粧和連接套管的豎向應(yīng)力對于海上風(fēng)電機組而言，往往大于單純的豎向荷載產(chǎn)生應(yīng)力值。以往試驗表明，如果彎矩產(chǎn)生的豎向應(yīng)力不超過豎向荷載產(chǎn)生的應(yīng)力值，彎矩存在對軸向承載力的降低不超過18%。彎矩作用下圓形分布的桿件截面將變?yōu)闄E圓形，從而導(dǎo)致彎矩方向前后兩側(cè)鋼材表面與灌漿體之間出現(xiàn)不同程度的分離；同時，在垂直于彎矩作用方向下段受壓一側(cè)在壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生徑向位移，導(dǎo)致灌漿體上段局部范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)面與灌漿體脫開，已有試驗和實測結(jié)果表明脫開距離可達6mm;灌漿體內(nèi)部在彎矩作用方向和垂直于彎矩作用方向受壓側(cè)會產(chǎn)生較大的彎曲應(yīng)力，從而導(dǎo)致徑向裂縫出現(xiàn)。裂縫會導(dǎo)致連接部位剛度的降低，橢圓變形進一步加大，靜載作用下和疲勞荷載作用下的連接抗彎承載能力降低，也會間接降低連接抗壓承載能力。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是針對以上不足之處，提供了一種管口加強的海上風(fēng)電機組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)。
[0005]本實用新型解決技術(shù)問題所采用的方案是一種管口加強的海上風(fēng)電機組基礎(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，所述鋼管粧與鋼套管在位于嵌套端的管口處的管壁上均焊接有加強環(huán)。
[0006]進一步的，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，所述加強環(huán)分別焊接在鋼管粧的管口內(nèi)壁上與鋼套管的管口外壁上。
[0007]進一步的，所述鋼管粧的加強環(huán)與鋼套管的加強環(huán)均位于環(huán)型腔側(cè)的管口上。
[0008]進一步的，所述鋼管粧的加強環(huán)的壁厚與鋼管粧的壁厚相同，所述鋼套管的加強環(huán)的壁厚與鋼套管的壁厚相同。
[0009]進一步的，所述加強環(huán)的長度為鋼管粧與鋼套管的連接長度的25%。
[0010]進一步的，所述環(huán)型腔中設(shè)有焊接于鋼管粧的外壁與鋼套管的內(nèi)壁上的抗剪鍵。
[0011]進一步的，所述抗剪鍵位于環(huán)型腔的中間位置，所述抗剪鍵的焊接范圍為鋼管粧與鋼套管的連接長度的50%。
[0012]進一步的，所述環(huán)型腔的灌漿口處設(shè)有灌漿防漏裝置。
[0013]進一步的，所述鋼套管的內(nèi)壁設(shè)有臨時支托。
[0014]進一步的，所述灌楽體的材料為尚強水泥砂楽。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:本實用新型與傳統(tǒng)灌漿連接相比，鋼管粧與鋼套管的管口剛度得到加強，避免或者延緩了水平載荷作用下灌漿體徑向裂縫出現(xiàn)，防止灌漿體與鋼管粧、鋼套管的管壁脫離，提高連接的抗彎承載力與抗壓承載力，特別適用于單粧基礎(chǔ)與過渡段的連接。
【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖對本實用新型專利進一步說明。
[0017]圖1為該實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖中:
[0019]1-鋼管粧;2-鋼套管;3-環(huán)型腔;4-灌漿體;5-加強環(huán);6_抗剪鍵;7_灌漿防漏裝置；8-臨時支托。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進一步說明。
[0021]如圖1所示，一種管口加強的海上風(fēng)電機組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)，包括豎直的鋼管粧I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4，所述鋼管粧與鋼套管在位于嵌套端的管口處的管壁上均焊接有加強環(huán)5。
[0022]在本實施例中，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，所述加強環(huán)分別焊接在鋼管粧的管口內(nèi)壁上與鋼套管的管口外壁上。
[0023]在本實施例中，所述鋼管粧的加強環(huán)與鋼套管的加強環(huán)均位于環(huán)型腔側(cè)的管口上。
[0024]在本實施例中，所述鋼管粧的加強環(huán)的壁厚與鋼管粧的壁厚相同，所述鋼套管的加強環(huán)的壁厚與鋼套管的壁厚相同。
[0025]在本實施例中，所述加強環(huán)的長度為鋼管粧與鋼套管的連接長度的25%。
[0026]在本實施例中，所述環(huán)型腔中設(shè)有焊接于鋼管粧的外壁與鋼套管的內(nèi)壁上的抗剪鍵6 0
[0027]在本實施例中，所述抗剪鍵位于環(huán)型腔的中間位置，所述抗剪鍵的焊接范圍為鋼管粧與鋼套管的連接長度的50%。
[0028]在本實施例中，所述環(huán)型腔的灌漿口處設(shè)有灌漿防漏裝置7。
[0029]在本實施例中，所述鋼套管的內(nèi)壁設(shè)有臨時支托8。
[0030]在本實施例中，所述灌漿體的材料為高強水泥砂漿。
[0031]在本實施例中，管口加強的海上風(fēng)電機組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)的連接方法包括以下步驟:
[0032](I)先在鋼管粧與鋼套管之間嵌套端的管口處的管壁上焊接加強環(huán)，并在鋼管粧與鋼套管之間嵌套端的相鄰管壁上焊接抗剪鍵；
[0033](2)將鋼套管與鋼管粧相互同軸嵌套，并在鋼管粧與鋼套管的相鄰管壁之間的環(huán)型腔內(nèi)灌注高強水泥砂漿，并用灌漿防漏裝置進行封口，完成連接。
[0034]上列較佳實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種管口加強的海上風(fēng)電機組基礎(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，所述鋼管粧與鋼套管在位于嵌套端的管口處的管壁上均焊接有加強環(huán)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管口加強的海上風(fēng)電機組基礎(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，所述加強環(huán)分別焊接在鋼管粧的管口內(nèi)壁上與鋼套管的管口外壁上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管口加強的海上風(fēng)電機組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述鋼管粧的加強環(huán)與鋼套管的加強環(huán)均位于環(huán)型腔側(cè)的管口上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管口加強的海上風(fēng)電機組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述鋼管粧的加強環(huán)的壁厚與鋼管粧的壁厚相同，所述鋼套管的加強環(huán)的壁厚與鋼套管的壁厚相同。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管口加強的海上風(fēng)電機組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述加強環(huán)的長度為鋼管粧與鋼套管的連接長度的25%。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管口加強的海上風(fēng)電機組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述環(huán)型腔中設(shè)有焊接于鋼管粧的外壁與鋼套管的內(nèi)壁上的抗剪鍵。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的管口加強的海上風(fēng)電機組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述抗剪鍵位于環(huán)型腔的中間位置，所述抗剪鍵的焊接范圍為鋼管粧與鋼套管的連接長度的50%。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管口加強的海上風(fēng)電機組基礎(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。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的管口加強的海上風(fēng)電機組基礎(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)有臨時支托。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管口加強的海上風(fēng)電機組基礎(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水泥砂漿。
【文檔編號】E02D27/42GK205557529SQ201620278078
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月6日
【發(fā)明人】吳兆旗, 魏源, 陳澤豪, 程良燦
【申請人】福州大學(xué)