本發(fā)實(shí)用新型涉及海上風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種海上風(fēng)機(jī)導(dǎo)管架基礎(chǔ)。

背景技術(shù)：

目前，海上風(fēng)電場(chǎng)的主要基礎(chǔ)形式為單樁基礎(chǔ)，其次為導(dǎo)管架基礎(chǔ)、多樁、高樁承臺(tái)、低樁承臺(tái)基礎(chǔ)，其他如重力式、負(fù)壓筒型、漂浮式基礎(chǔ)應(yīng)用相對(duì)較少。海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)主要受風(fēng)、浪、流等長(zhǎng)期循環(huán)的環(huán)境荷載作用。目前，海上風(fēng)場(chǎng)建設(shè)海域的水深通常在20m以下，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)主要采用大直徑單樁基礎(chǔ)，隨著風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量的增加以及海上風(fēng)場(chǎng)水深的加深，傳統(tǒng)大直徑單樁基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)性和適用性受到了很大限制。導(dǎo)管架基礎(chǔ)因其桿件尺寸小，受到波流載荷較小，且樁基直徑較小，承載力較高的特點(diǎn)，在水深較深(大于40m)，風(fēng)機(jī)機(jī)組功率較大的風(fēng)場(chǎng)建設(shè)中，其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)尤為突出。

目前常見(jiàn)的導(dǎo)管架基礎(chǔ)，其主腿設(shè)計(jì)均采用由上到下統(tǒng)一直徑的設(shè)計(jì)，其過(guò)渡段大多采用主桶和斜撐在基礎(chǔ)外平臺(tái)之上的結(jié)構(gòu)型式或主桶在基礎(chǔ)外平臺(tái)之下，主桶和樁腿采用箱型梁連接的結(jié)構(gòu)型式。

對(duì)于主桶和斜撐在基礎(chǔ)外平臺(tái)之上，使用斜撐連接主桶和導(dǎo)管架主腿的設(shè)計(jì)，由于基礎(chǔ)外平臺(tái)的空間受到斜撐的干涉，因此基礎(chǔ)外平臺(tái)在布置電氣設(shè)備、生存?zhèn)}及運(yùn)維吊機(jī)等設(shè)備時(shí)受到很大的限制，給基礎(chǔ)外平臺(tái)的使用帶來(lái)很大的局限和不便。并且，為達(dá)到最佳的傳力效果，斜撐與水平面之間的夾角需在45°左右，因此圓柱型主桶需要較高的高度設(shè)計(jì)。

對(duì)于主桶在基礎(chǔ)外平臺(tái)之下，使用箱梁連接主桶和導(dǎo)管架主腿的過(guò)渡段設(shè)計(jì)，其箱型梁結(jié)構(gòu)的材料利用率低，結(jié)構(gòu)質(zhì)量大，并且由于箱梁的豎直截面在受到波浪拍擊時(shí)會(huì)全部吸收波浪的動(dòng)能，從而增大導(dǎo)管架基礎(chǔ)受到的波浪載荷。為了避免該問(wèn)題，需將過(guò)渡段的高程提升以避開(kāi)極端波浪的影響，但這樣做會(huì)使導(dǎo)管架外平臺(tái)的高程升高，從而需要增加靠船樁及外爬梯的長(zhǎng)度，使運(yùn)維人員爬升的距離增加，增大運(yùn)維人員進(jìn)行運(yùn)維工作的難度和時(shí)間成本。

此外，主腿采用由上到下統(tǒng)一直徑的設(shè)計(jì)，過(guò)大的直徑會(huì)導(dǎo)致波浪力增大，增加不必要的波浪載荷。并且，主腿中段往往結(jié)構(gòu)應(yīng)力較小，過(guò)大的直徑會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度余度過(guò)大，造成材料的浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提出一種減少基礎(chǔ)外平臺(tái)的空間干涉、減小載荷、節(jié)省材料和/或降低成本的導(dǎo)管架基礎(chǔ)。

根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思的導(dǎo)管架基礎(chǔ)包括：基礎(chǔ)外平臺(tái)、三個(gè)或多于三個(gè)的導(dǎo)管架主腿、一個(gè)主桶和斜撐，其中，所述主桶和所述導(dǎo)管架主腿位于所述基礎(chǔ)外平臺(tái)下方，所述斜撐連接在所述主桶與所述導(dǎo)管架主腿之間以固定所述主桶。

根據(jù)示例性實(shí)施例，連接到所述主桶與每個(gè)所述導(dǎo)管架主腿之間的所述斜撐為一個(gè)或多于一個(gè)。

根據(jù)示例性實(shí)施例，連接到所述主桶與每個(gè)所述導(dǎo)管架主腿之間的所述斜撐的數(shù)量相等。

根據(jù)示例性實(shí)施例，所述斜撐為圓管、方管或圓錐形管。

根據(jù)示例性實(shí)施例，所述主桶由球形或橢球形殼體構(gòu)成。

根據(jù)示例性實(shí)施例，所述導(dǎo)管架主腿為豎直可變直徑主腿。

根據(jù)示例性實(shí)施例，所述基礎(chǔ)外平臺(tái)由花紋板、鋼板或柵格板制成。

本實(shí)用新型采用主桶和斜撐都放在基礎(chǔ)外平臺(tái)之下的結(jié)構(gòu)傳力路徑，使得基礎(chǔ)外平臺(tái)上無(wú)任何結(jié)構(gòu)的空間干涉，可最大限度的滿足電氣設(shè)備、生存?zhèn)}及運(yùn)維吊機(jī)等設(shè)備的布置需求，為海上風(fēng)機(jī)的運(yùn)維提供方便。

此外，將圓柱形主桶改為球形或橢球型殼體，可以利用球形曲面使波浪發(fā)生折射，從而減小波浪拍擊對(duì)導(dǎo)管架基礎(chǔ)的載荷，從而可以在不增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的情況下，降低過(guò)渡段的高程，與傳統(tǒng)的圓柱形主桶相比，在相同直徑下，球形主桶的材料更省。

另外，使用圓管、方管或圓錐型截面的斜撐，相比于箱型梁結(jié)構(gòu)，也可以提高材料利用率，降低結(jié)構(gòu)重量，從而降低導(dǎo)管架基礎(chǔ)的成本，提高經(jīng)濟(jì)性。

此外，采用豎直主腿設(shè)計(jì)，可以縮短運(yùn)維船?？繒r(shí)與基礎(chǔ)外平臺(tái)的距離，這樣可以縮短運(yùn)維吊機(jī)的吊臂長(zhǎng)度，從而降低吊機(jī)成本。采用變直徑的主腿設(shè)計(jì)，減小樁腿中間段波浪力，降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度冗余，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)省材料，降低成本的目的。

附圖說(shuō)明

通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行的描述，這些和/或其他方面將變得清楚和更容易理解：

圖1是根據(jù)示例性實(shí)施例的導(dǎo)管架基礎(chǔ)的示意圖。

圖2是根據(jù)另一示例性實(shí)施例的導(dǎo)管架基礎(chǔ)的示意圖。

圖3是根據(jù)另一示例性實(shí)施例的導(dǎo)管架基礎(chǔ)的示意圖。

具體實(shí)施方式

將通過(guò)參照附圖解釋示例性實(shí)施例來(lái)詳細(xì)描述實(shí)施例。同樣的附圖標(biāo)記指示同樣的元件。為便于說(shuō)明，附圖中組件的尺寸是任意示出的，下述實(shí)施例不限于此。

圖1是根據(jù)示例性實(shí)施例的導(dǎo)管架基礎(chǔ)的示意圖。

如圖1所示，導(dǎo)管架基礎(chǔ)包括一個(gè)主桶1、三個(gè)或多于三個(gè)的導(dǎo)管架主腿(用附圖標(biāo)記2、6-10表示，后面將詳細(xì)說(shuō)明)、斜撐3和基礎(chǔ)外平臺(tái)4。

所述基礎(chǔ)外平臺(tái)4可采用柵格板制成，但本實(shí)用新型不限于此，基礎(chǔ)外平臺(tái)4還可采用其他材料制成，諸如，花紋板或鋼板。從俯視圖上看，基礎(chǔ)外平臺(tái)4可具有矩形形狀(未示出)；然而，本實(shí)用新型不限于此，基礎(chǔ)外平臺(tái)4可具有任何合適的形狀。

多個(gè)導(dǎo)管架主腿中的每個(gè)設(shè)置在基礎(chǔ)外平臺(tái)4下方以支撐基礎(chǔ)外平臺(tái)4(例如，支撐基礎(chǔ)外平臺(tái)4的邊緣部)。相鄰兩個(gè)導(dǎo)管架主腿之間的跨距可以為18m，但本實(shí)用新型不限于此。相鄰兩個(gè)導(dǎo)管架主腿之間的跨距可根據(jù)塔底載荷以及當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)、風(fēng)浪流等環(huán)境條件適當(dāng)調(diào)整。導(dǎo)管架主腿的數(shù)量可以為三個(gè)或多于三個(gè)，例如四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)；然而，本實(shí)用新型不限于，導(dǎo)管架主腿可以設(shè)置為任何合適的數(shù)量，只要合適地支撐基礎(chǔ)外平臺(tái)4即可。

主桶1位于基礎(chǔ)外平臺(tái)4之下，例如，基礎(chǔ)外平臺(tái)4的中部的下方。連接到主桶1與每個(gè)導(dǎo)管架主腿之間的斜撐3為一個(gè)或多于一個(gè)(例如2個(gè))，連接到主桶1與每個(gè)導(dǎo)管架主腿之間的斜撐3的數(shù)量相等。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在海底的實(shí)際受力情況來(lái)選擇需要幾個(gè)斜撐3。塔筒5位于基礎(chǔ)外平臺(tái)4上并與主桶1通過(guò)例如法蘭連接。在基礎(chǔ)外平臺(tái)4之上，除塔筒5外，無(wú)任何結(jié)構(gòu)干涉，可使利用空間達(dá)到最大化。此外，相鄰兩個(gè)導(dǎo)管架主腿之間可設(shè)置彼此交叉的斜管以提高導(dǎo)管架主腿的穩(wěn)定性。

主桶1包括球形或橢球型殼體，例如，由球形或橢球型殼體構(gòu)成。這種構(gòu)型與傳統(tǒng)的圓柱形主桶結(jié)構(gòu)相比，一方面可以利用球形曲面使波浪發(fā)生折射，從而減小波浪拍擊對(duì)導(dǎo)管架基礎(chǔ)的載荷，從而可以在不增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的情況下，降低過(guò)渡段的高程。與傳統(tǒng)的圓柱形主桶相比，在相同直徑的情況下，球形主桶的材料更省。并且，球形或橢球型主桶1的曲面曲率可依據(jù)結(jié)構(gòu)受力、空間布置及受到波浪力的大小進(jìn)行調(diào)整。

斜撐3可以是圓管、方管或圓錐型截面的斜撐。相比于箱型梁結(jié)構(gòu)，也可以提高材料利用率，降低結(jié)構(gòu)重量，從而降低導(dǎo)管架基礎(chǔ)的成本，提高經(jīng)濟(jì)性。

每個(gè)導(dǎo)管架主腿設(shè)置在相應(yīng)的樁基11上，并被樁基11支撐。每個(gè)導(dǎo)管架主腿整體采用豎直主腿設(shè)計(jì)，可以縮短運(yùn)維船?？繒r(shí)與基礎(chǔ)外平臺(tái)4的距離，這樣可以縮短運(yùn)維吊機(jī)的吊臂長(zhǎng)度，從而降低吊機(jī)成本。

如圖1所示，導(dǎo)管架主腿包括從上往下依次設(shè)置在基礎(chǔ)外平臺(tái)4與樁基11之間的上直段2、上加厚段6、上錐段7、中直段8、下錐段9和下加厚段10。各直段的上下端直徑相等，兩個(gè)錐段的上下端直徑不等。上錐段7的上端與上加厚段6的下端相連，二者直徑相同。上錐段7的下端與中直段8的上端相連，二者直徑相同。下錐段9的上端與中直段8的下端相連，二者直徑相同。下錐段9的下端與下加厚段10的上端相連，二者直徑相同。由于上錐段7和下錐段9的存在，使得上直段2、上加厚段6、中直段8和下加厚段10的直徑可以實(shí)現(xiàn)不同直徑的變化，可依據(jù)波浪力和結(jié)構(gòu)應(yīng)力大小進(jìn)行調(diào)整。

上直段2、上加厚段6、上錐段7、中直段8、下錐段9和下加厚段10中的每個(gè)可以具有管狀。上直段2和上加厚段6可具有相同的外徑，上加厚段6的內(nèi)徑可小于上直段2的內(nèi)徑，即，上加厚段6可具有比上直段2大的壁厚。下加厚段10可具有與上加厚段6類似的壁厚。也就是說(shuō)，下加厚段10可具有比下錐段9大的壁厚。

雖然本實(shí)施例中的導(dǎo)管架主腿用豎直主腿設(shè)計(jì)以減小運(yùn)維吊機(jī)的吊臂長(zhǎng)度，但其他替代方案也可采用單斜或雙斜設(shè)計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)可以減小樁長(zhǎng)，增加導(dǎo)管架的承載能力。

圖2是根據(jù)另一示例性實(shí)施例的導(dǎo)管架基礎(chǔ)的示意圖。

如圖2所示，與參照?qǐng)D1描述的導(dǎo)管架基礎(chǔ)相比，參照?qǐng)D2描述的導(dǎo)管架基礎(chǔ)在主桶1和導(dǎo)管架主腿之間設(shè)置上下兩組斜撐3-1和3-2，使得過(guò)渡段結(jié)構(gòu)變?yōu)樯闲睋?-1和下斜撐3-2共同承擔(dān)主桶1傳遞過(guò)來(lái)的載荷，由此可以在塔底載荷較大的情況下增加一條傳力路徑，來(lái)減小斜撐的直徑和壁厚，從而適應(yīng)更大功率的風(fēng)機(jī)機(jī)組。

圖3是根據(jù)另一示例性實(shí)施例的導(dǎo)管架基礎(chǔ)的示意圖。

如圖3所示，與參照?qǐng)D2描述的導(dǎo)管架基礎(chǔ)相比，參照?qǐng)D3描述的導(dǎo)管架基礎(chǔ)將主桶1由球形或橢球型結(jié)構(gòu)變?yōu)閳A柱形結(jié)構(gòu)。采用圓柱型結(jié)構(gòu)，可直接利用現(xiàn)有卷板機(jī)將鋼板卷制成圓筒形結(jié)構(gòu)，底封板可通過(guò)焊接與圓筒相連，加工制造工藝成熟，工藝較為簡(jiǎn)單，成本較低。

本實(shí)用新型采用主桶和斜撐在基礎(chǔ)外平臺(tái)以下的設(shè)計(jì)，使得基礎(chǔ)外平臺(tái)上無(wú)任何結(jié)構(gòu)的空間干涉。

此外，將圓柱形主桶改為球形或橢球型殼體，可以減小波浪拍擊對(duì)導(dǎo)管架基礎(chǔ)的載荷，從而可以在不增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的情況下，降低過(guò)渡段的高程。此外，采用球形主桶及斜撐的設(shè)計(jì)可以提高材料利用率，降低結(jié)構(gòu)重量。

此外，采用豎直主腿設(shè)計(jì)可縮短運(yùn)維吊機(jī)的吊臂長(zhǎng)度，從而降低吊機(jī)成本。此外，采用可變直徑的導(dǎo)管架柱腿，減小樁腿中段的波浪力，降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度冗余，達(dá)到節(jié)省材料，提高經(jīng)濟(jì)性的目的。

雖然已經(jīng)具體示出和描述了本實(shí)用新型構(gòu)思的示例實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的是，在不脫離權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，可做出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。