專利名稱：海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海上風力發(fā)電技術(shù)，尤其涉及一種海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置。
背景技術(shù)：
隨著全球能源危機及環(huán)境惡化的加劇，清潔能源與可再生能源越來越受到各國的重視。近些年來，風電在我國迎來了快速發(fā)展期，但是由于土地資源的減少、電網(wǎng)建設的滯后以及大型風機公路運輸困難等因素的限制，陸上風電的發(fā)展受到一定制約。由于我國東部沿海省市人口稠密、經(jīng)濟發(fā)達，用電需求旺盛，而且東部沿海為風能資源豐富區(qū)，海上風電逐步受到各個風機廠商和發(fā)電公司的重視，發(fā)展空間十分廣闊。海上風力發(fā)電機基礎(chǔ)主要的結(jié)構(gòu)形式有:混凝土重力式、單管樁、多樁導管架、漂浮式等。單管樁基礎(chǔ)由于結(jié)構(gòu)簡單、施工快捷而適合大規(guī)模的風場采用。在歐洲海上風電場的建設中單管樁的結(jié)構(gòu)形式占有絕對份額。在國內(nèi)，隨著海上打樁設備的大量引進，預計在今后海上風場中單管樁基礎(chǔ)會被廣泛采用。單管樁基礎(chǔ)主要由兩部分組成:管樁和過渡段。由于海上打樁時，管樁的垂直精度是不能夠滿足風力發(fā)電機的安裝要求，所以單管樁基礎(chǔ)都需要過渡段將風機塔筒與管樁連接起來。過渡段與管樁之間留有一定縫隙，可以在一定范圍內(nèi)糾正管樁的垂直度偏差。過渡段調(diào)平后用高強灌漿料將縫隙灌滿，形成灌漿層，以實現(xiàn)過渡段與管樁的連接。但是，由于灌漿層與管樁的外壁、過渡段的內(nèi)壁粘接，連接強度較低，需要增加管樁和過渡段的連接區(qū)段長度，或者提高灌漿料強度等級來提高連接強度，因而增加了單管樁基礎(chǔ)裝置的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置連接強度低和制造成本高的技術(shù)缺陷。本發(fā)明提供一種海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置，包括管樁、過渡段、周向剪力鍵和灌漿層；所述過渡段套設在所述管樁的上部，所述管樁的下部能夠插設于海床中；所述灌漿層充填在所述管樁和所述過渡段之間；所述周向剪力鍵沿所述管樁軸線方向多層間隔固定在所述管樁外壁和/或所述過渡段內(nèi)壁上且埋設在所述灌漿層內(nèi)。如上所述的海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置，所述周向剪力鍵分別在管樁外壁和過渡段內(nèi)壁上沿管樁軸線方向多層間隔設置。如上所述的海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置，每層周向剪力鍵分為多段且相鄰兩段周向剪力鍵沿管樁軸線方向呈交錯分布。如上所述的海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置，位于管樁外壁的周向剪力鍵與過渡段內(nèi)壁上的周向剪力鍵沿管樁軸線方向呈交錯分布。如上所述的海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置，每層周向剪力鍵分為多段，相鄰兩段周向剪力鍵沿管樁軸線方向呈交錯分布，且位于管樁外壁的周向剪力鍵與過渡段內(nèi)壁上的周向剪力鍵沿管樁軸線方向也呈交錯分布。如上所述的海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置，所述周向剪力鍵的截面為弧形。如上所述的海上風力發(fā)電機單管基礎(chǔ)裝置，每段周向剪力鍵為弧形且弧度與所述管樁的外壁或過渡段的內(nèi)壁的弧度相同。如上所述的海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置，所述海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置還包括軸向剪力鍵；所述軸向剪力鍵固定在所述管樁外壁和/或過渡段內(nèi)壁上且位于相鄰兩層周向剪力鍵之間。本發(fā)明提供的海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置，由于在管樁的外壁和過渡段內(nèi)壁上設置有周向剪力鍵，該周向剪力鍵埋設在灌漿層內(nèi)，因而可以提高管樁與過渡段的連接強度，將過渡段傳遞過來的豎向力、水平彎矩和扭轉(zhuǎn)力矩有效傳遞給管樁再傳遞給海床，并且可以減低海上風力發(fā)電基礎(chǔ)單管樁基礎(chǔ)裝置的制造成本。


圖1為本發(fā)明第一實施例提供的海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明第二實施例提供的海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置中的局部放大圖；圖3為本發(fā)明第三實施例提供的海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置中的管樁上的周向剪力鍵和軸向剪力鍵的示意圖。
具體實施例方式參考圖1，圖1為本發(fā)明第一實施例提供的海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實施例提供的海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置包括管樁1、過渡段2、周向剪力鍵3和灌漿層4。過渡段2套設在管樁I的上部，管樁I的下部用于插設于海床中；灌漿層4充填在管樁I和過渡段2之間。周向剪力鍵3沿管樁I軸線方向多層間隔固定在管樁I外壁和過渡段2內(nèi)壁上且埋設在灌漿層4內(nèi)。具體地，每層周向剪力鍵3可以為環(huán)狀整體結(jié)構(gòu)，可以采用線材彎曲成形，周向剪力鍵3的截面可以為任意形狀，如梯形或矩形等。周向剪力鍵3可以采用與管樁I和過渡段2相同的材料，如鋼材等。安裝時，可以通過焊接方式將周向剪力鍵3固定在管樁I的外壁上和過渡段的內(nèi)壁上，向管樁I和過渡段2的間隙內(nèi)填充灌漿層4，灌漿層4將周向剪力鍵3埋設在其內(nèi)。另外，過渡段2的頂部安裝有法蘭盤5，法蘭盤5用于與風力發(fā)電機組的塔筒連接，該海上風力發(fā)電基礎(chǔ)單管樁基礎(chǔ)裝置可以為海上風力發(fā)電機組提供基礎(chǔ)支撐作用。本實施例提供的海上風力發(fā)電基礎(chǔ)單管樁基礎(chǔ)裝置，由于在管樁I的外壁和過渡段2內(nèi)壁上設置有周向剪力鍵3，該周向剪力鍵3埋設在灌漿層內(nèi)，因而可以提高管樁I與過渡段2的連接強度，將過渡段2傳遞過來的豎向力、水平彎矩和扭轉(zhuǎn)力矩有效傳遞給管樁I再傳遞給海床，并且可以減低海上風力發(fā)電基礎(chǔ)單管樁基礎(chǔ)裝置的制造成本。參考圖2和圖3，圖2為本發(fā)明第二實施例提供的海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置中的局部放大圖，示意了過渡段2與管樁I套設后，設于二者之間的剪力鍵3和灌漿層4的結(jié)構(gòu)關(guān)系；圖3為本發(fā)明第三實施例提供的海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置中的管樁上的周向剪力鍵和軸向剪力鍵的示意圖。如圖2和圖3所示，在本發(fā)明第一實施例的基礎(chǔ)上，還可以對周向剪力鍵3作進一步的改進，每層周向剪力鍵3分別在管樁I外壁和過渡段2內(nèi)壁上沿管樁I軸線方向多層間隔設置。周向剪力鍵3具體設置方式可以有多種，一種方式為，每層周向剪力鍵3分為多段且相鄰兩段周向剪力鍵3沿管樁I軸線方向呈交錯分布。在上一種周向剪力鍵3的布置方式的基礎(chǔ)上，位于管樁I外壁的周向剪力鍵3與過渡段2內(nèi)壁上的周向剪力鍵3沿管樁I軸線方向呈交錯分布。另外，每層周向剪力鍵3分為多段，相鄰兩段周向剪力鍵3沿管樁I軸線方向呈交錯分布，且位于管樁I外壁的周向剪力鍵3與過渡段2內(nèi)壁上的周向剪力鍵3沿管樁I軸線方向也呈交錯分布。采用上述周向剪力鍵3的多種布置方式，在焊接時，可以減小周向剪力鍵3在彎曲成形時的加工難度，并且可以減小焊接難度、提高焊接質(zhì)量，還減小管樁I和過渡段2的壁體產(chǎn)生的焊接應力和變形量。此外，周向剪力鍵3的截面可以為弧形。也就是說，周向剪力鍵3與灌漿層4為弧面接觸，當海上風力發(fā)電機組在高循環(huán)幅、高周期的疲勞載荷作用下，利于減小周向剪力鍵3與灌漿層4產(chǎn)生的壓應力，使壓應力能在周向剪力鍵3周邊均勻傳遞，以避免由于周向剪力鍵3局部尖銳處壓應力超過灌漿層4的極限承載力而發(fā)生局部壓碎的現(xiàn)象，提高安全性。每段周向剪力鍵3采用雙面角接焊縫焊接在管樁I的外壁上和過渡段2的內(nèi)壁上，可以提高周向剪力鍵3的焊接強度。另外，每段周向剪力鍵3為弧形且弧度與管樁I的外壁、或過渡段2的內(nèi)壁的弧度相同，以提高周向剪力鍵3與管樁I和過渡段2的連接強度。如圖3所示，在本發(fā)明上述實施例的基礎(chǔ)上，海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置還包括軸向剪力鍵6 ;軸向剪力鍵6固定在管樁I外壁和/或過渡段2內(nèi)壁上且位于相鄰兩層周向剪力鍵3之間。海上風力發(fā)電機組在運行過程中，尤其是在極端風速狀態(tài)下，會產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)力矩，而周向剪力鍵3在有效吸收扭轉(zhuǎn)力矩方面可能會受影響，因而可以通過軸向剪力鍵6增加吸收過渡段傳遞過來的扭轉(zhuǎn)力矩，利于避免扭轉(zhuǎn)力矩過大對海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置造成損壞。需要說明的是，由于扭轉(zhuǎn)力矩相較之傾覆力矩小，因而軸向剪力鍵6可以根據(jù)實際受力情況適當布置。最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求
1.一種海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置，其特征在于，包括管樁、過渡段、周向剪力鍵和灌漿層；所述過渡段套設在所述管樁的上部，所述管樁的下部能夠插設于海床中；所述灌漿層充填在所述管樁和所述過渡段之間； 所述周向剪力鍵沿所述管樁軸線方向多層間隔固定在所述管樁外壁和/或所述過渡段內(nèi)壁上且埋設在所述灌漿層內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置，其特征在于，所述周向剪力鍵分別在管樁外壁和過渡段內(nèi)壁上沿管樁軸線方向多層間隔設置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置，其特征在于，每層周向剪力鍵分為多段且相鄰兩段周向剪力鍵沿管樁軸線方向呈交錯分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置，其特征在于，位于管樁外壁的周向剪力鍵與過渡段內(nèi)壁上的周向剪力鍵沿管樁軸線方向呈交錯分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置，其特征在于，每層周向剪力鍵分為多段，相鄰兩段周向剪力鍵沿管樁軸線方向呈交錯分布，且位于管樁外壁的周向剪力鍵與過渡段內(nèi)壁上的周向剪力鍵沿管樁軸線方向也呈交錯分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置，其特征在于，所述周向剪力鍵的截面為弧形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的海上風力發(fā)電機單管基礎(chǔ)裝置，其特征在于，每段周向剪力鍵為弧形且弧度與所述管樁的外壁或過渡段的內(nèi)壁的弧度相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置，其特征在于，所述海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置還包括軸向剪力鍵；所述軸向剪力鍵固定在所述管樁外壁和/或過渡段內(nèi)壁上且位于相鄰兩層周向剪力鍵之間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種海上風力發(fā)電機組單管樁基礎(chǔ)裝置，包括管樁、過渡段、周向剪力鍵和灌漿層；所述過渡段套設在所述管樁的上部，所述管樁的下部能夠插設于海床中；所述灌漿層充填在所述管樁和所述過渡段之間；所述周向剪力鍵沿所述管樁軸線方向多層間隔固定在所述管樁外壁和/或所述過渡段內(nèi)壁上且埋設在所述灌漿層內(nèi)。由于在管樁的外壁和過渡段內(nèi)壁上設置有周向剪力鍵，該周向剪力鍵埋設在灌漿層內(nèi)，因而可以提高管樁與過渡段的連接強度，將過渡段傳遞過來的豎向力、水平彎矩和扭轉(zhuǎn)力矩有效傳遞給管樁再傳遞給海床，并且可以減低海上風力發(fā)電基礎(chǔ)單管樁基礎(chǔ)裝置的制造成本。
文檔編號E02D27/12GK103174159SQ201110439338
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者朱宏兵, 金寶年, 于建軍, 路計莊, 孫華東 申請人:華銳風電科技(集團)股份有限公司