專利名稱：一種鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)及測風(fēng)塔結(jié)構(gòu)的制作方法
一種鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)及測風(fēng)塔結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測風(fēng)塔基礎(chǔ)，尤其地，本發(fā)明涉及一種用于海上的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)以及測風(fēng)塔結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
由于石油能源的日益緊缺，人們在不斷的探索各種新式能源的利用，例如太陽能、 風(fēng)能、潮汐能等。其中，風(fēng)能是一種清潔的可再生能源，風(fēng)能的應(yīng)用已經(jīng)引起了各國研發(fā)人員的廣泛關(guān)注。風(fēng)能利用一個(gè)最典型的方式就是利用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電。因此，在開闊的陸地 (如沙漠草地中)或者海洋中，通過將風(fēng)電機(jī)設(shè)置在高高聳起的風(fēng)塔上來實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電。尤其地，由于海上風(fēng)況由于陸地，海風(fēng)粗糙度較小，風(fēng)揣流強(qiáng)度小，風(fēng)向相對比較穩(wěn)定，并且不需要占用陸地土地資源，海洋風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為風(fēng)電發(fā)展的重要方向。風(fēng)電場測風(fēng)塔受到風(fēng)的脈動(dòng)載荷以及設(shè)備和自重載荷的作用，這些載荷都將傳遞到其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上。目前，測風(fēng)塔的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)一般采用的是樁基礎(chǔ)或重力式基礎(chǔ)。其中樁基礎(chǔ)主要包括有鉆孔灌注樁基礎(chǔ)、預(yù)制混凝土樁基礎(chǔ)、鋼管樁基礎(chǔ)。當(dāng)采用鉆孔樁時(shí)，需要在海水下灌注混凝土，因此施工的周期需要花費(fèi)較長時(shí)間；采用預(yù)制混凝土樁時(shí)，需考慮接樁， 打入較難，且承臺(tái)不易采用鋼結(jié)構(gòu)，施工周期長；采用鋼管樁時(shí)，樁長小于50m時(shí)無需接樁， 施工方便，但費(fèi)用很高。鋼管樁基本受力情況明確，抵抗極端工況的能力較強(qiáng)，尤其是海底洋流對鋼管樁基礎(chǔ)的影響較小，但其施工工藝較為復(fù)雜和海上防腐要求較高。重力式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡單，施工方便且經(jīng)濟(jì)，但其體型較大，在海洋中受到的各種作用力復(fù)雜，受力情況不明確，且存在海浪，洋流等淘刷作用，容易失穩(wěn)或產(chǎn)生傾斜。在目前的應(yīng)用中，鋼管樁基礎(chǔ)仍是該領(lǐng)域最常見的一種應(yīng)用。然而如前所述，鋼管樁基礎(chǔ)的施工工藝相對復(fù)雜，施工的費(fèi)用也相對較高，一般需要通過導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)連接樁基礎(chǔ)和塔身結(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ)的沉樁效率比較低，沉樁定位及扭角也較難以準(zhǔn)確把握。并且鋼管樁基礎(chǔ)一般需要較好的防腐性能。正是如此，提供一種新型的測風(fēng)塔基礎(chǔ)，其能夠進(jìn)一步方便施工難度，降低施工成本，誠為本領(lǐng)域的技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的在于，提供一種鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)，其能夠整體構(gòu)造好后直接托運(yùn)到指定地點(diǎn)，從而降低施工難度和施工費(fèi)用，提高施工安全性。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種測風(fēng)塔結(jié)構(gòu)，其包括有前述的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)，從而可以將整個(gè)測風(fēng)塔直接托運(yùn)到指定地點(diǎn)進(jìn)行安裝。本發(fā)明的上述目的以及其他目的通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提供了一種鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)，所述鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)包括有由多個(gè)空心鋼管在橫向上和縱向上交叉形成的鋼排結(jié)構(gòu)，所述鋼排結(jié)構(gòu)的外圍通過四個(gè)空心的邊緣鋼管包繞，在所述邊緣鋼管上設(shè)有鋼排進(jìn)水口以及相應(yīng)的進(jìn)水閥門，通過所述進(jìn)水閥門外部水能夠流過所述鋼排進(jìn)水口從而流入到所述鋼排結(jié)構(gòu)的空心鋼管中。本發(fā)明提供的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)，優(yōu)選地，所述多個(gè)空心鋼管的結(jié)構(gòu)相同。本發(fā)明提供的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)，優(yōu)選地，在所述鋼排結(jié)構(gòu)中設(shè)置有分隔管，所述分隔管將所述鋼排結(jié)構(gòu)進(jìn)一步分隔成多個(gè)區(qū)域。本發(fā)明提供的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)，優(yōu)選地，每個(gè)區(qū)域中的鋼管之間處于連通狀態(tài)， 不同區(qū)域之間的鋼管能夠通過控制閥保持為相互連通或者相互隔斷。本發(fā)明提供的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)，優(yōu)選地，所述分隔管將所述鋼排結(jié)構(gòu)分隔成大小相同的多個(gè)區(qū)域。本發(fā)明提供的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)，優(yōu)選地，每個(gè)空心鋼管的兩側(cè)端口不封閉，從而形成多個(gè)鋼管進(jìn)水口。本發(fā)明提供的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)，優(yōu)選地，所述多個(gè)空心鋼管通過相貫焊實(shí)現(xiàn)連接，所述間隔管直接穿心通過橫向和/或縱向布置的空心鋼管實(shí)現(xiàn)連接。本發(fā)明提供的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)，優(yōu)選地，所述鋼排機(jī)構(gòu)上還設(shè)有將塔架連接固定到所述鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)上的連接裝置。本發(fā)明還提供一種測風(fēng)塔結(jié)構(gòu)，其包括有前述的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)，所述測風(fēng)塔結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括有塔架，所述塔架具有多個(gè)主弦桿，所述多個(gè)主弦桿通過所述連接裝置固定連接在所述鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)上。本發(fā)明所提供的測風(fēng)塔結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地，所述塔架進(jìn)一步包括設(shè)置在所述主弦桿之間的多個(gè)橫腹桿以及斜腹桿。本發(fā)明所提供的測風(fēng)塔結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地，所述測風(fēng)塔結(jié)構(gòu)固定設(shè)置在底部相對平坦的砂土或粘土地基中。容易理解，本發(fā)明的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)可以將測風(fēng)塔安裝好后，整體托運(yùn)到目的地，這樣就減少了打樁船、運(yùn)樁船、拋錨船等大型船舶的制造。只需經(jīng)過托航，將測風(fēng)塔運(yùn)到指定地點(diǎn)，由于鋼排式結(jié)構(gòu)本身透水的特點(diǎn)，波動(dòng)水體爬到剛排上后很快便滲到底部，因此受波流作用較小，且有防沖作用，既可減少施工成本，又可以提高施工的安全性，并且使整個(gè)施工過程更為簡便。本發(fā)明的測風(fēng)塔基礎(chǔ)采用鋼排式結(jié)構(gòu)，一方面由于該結(jié)構(gòu)由鋼管結(jié)合構(gòu)成，并且對鋼排式結(jié)構(gòu)進(jìn)行分區(qū)，每個(gè)區(qū)間內(nèi)的管道能夠連通，從而使得本發(fā)明的鋼排式結(jié)構(gòu)能夠充氣自浮，因此不用大型駁船等特定運(yùn)輸工具將其運(yùn)到施工現(xiàn)場，而是通過相關(guān)的牽引裝置將其在海上進(jìn)行牽引，從而漂浮到施工現(xiàn)場，這樣就有效地降低了運(yùn)輸成本；另一方面該基礎(chǔ)不需要大型輔助設(shè)備在海上進(jìn)行塔架安裝，而是在陸地制成整體，避免了因天氣等外界因素造成的施工延期，更不需要在海上打樁，節(jié)省了打樁設(shè)備費(fèi)用。此外，鋼排式結(jié)構(gòu)浮力強(qiáng)，吃水量少，水上行駛平穩(wěn)，并且鋼排式結(jié)構(gòu)受流浪的作用力較小，因此施工拖運(yùn)時(shí)，能夠平穩(wěn)安全的浮運(yùn)到指定地點(diǎn)。進(jìn)一步地，本發(fā)明的測風(fēng)塔基礎(chǔ)尤其適用于砂土中。由于砂土的底部相對平坦，在重力作用下測風(fēng)塔可以平穩(wěn)地固定在砂土底部。此外測風(fēng)塔基礎(chǔ)受力明確，且受到的外界作用力較小，從而在一定程度上節(jié)省了材料用量。
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)或者優(yōu)選的描述，其中，圖1為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)的平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為具有圖1所示鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)的測風(fēng)塔結(jié)構(gòu)示意圖。圖中的附圖標(biāo)記為
具體實(shí)施方式容易理解，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，在不變更本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以提出本發(fā)明的多個(gè)結(jié)構(gòu)方式。因此以下具體實(shí)施方式
以及附圖僅是對本發(fā)明的技術(shù)方案的具體說明，而不應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的全部或者視為對本發(fā)明技術(shù)方案的限定或限制。下面參考圖1，本發(fā)明的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)包括有由多個(gè)鋼管在橫向上和縱向上交叉形成的鋼排結(jié)構(gòu)100，并進(jìn)一步優(yōu)選地，鋼管在橫向和縱向上均勻分布。在圖1所示的實(shí)施例中，鋼排結(jié)構(gòu)100的外圍通過四個(gè)邊緣鋼管包繞，并且優(yōu)選地，在鋼排結(jié)構(gòu)100的外圍設(shè)置有多個(gè)鋼排進(jìn)水口 5以及相應(yīng)的進(jìn)水閥門(未圖示)，通過控制進(jìn)水閥門可以控制海水流過進(jìn)水口從而進(jìn)入到鋼排結(jié)構(gòu)100中。在圖1中，鋼排進(jìn)水口 5直接設(shè)置在邊緣鋼管上。其中優(yōu)選地，每個(gè)鋼管的結(jié)構(gòu)基本相同，都為空心結(jié)構(gòu)，用以保證測風(fēng)塔基礎(chǔ)具有較大的浮力。鋼排結(jié)構(gòu)100通過分隔裝置被分成若干個(gè)區(qū)域。如圖1中所優(yōu)選圖示，分隔裝置為橫向布置的分隔管6和和縱向布置的分隔管7，并且分隔管6和7的結(jié)構(gòu)形狀與鋼管基本相同，并且優(yōu)選地，分隔管6和7布置在鋼排結(jié)構(gòu)100的中心，從而將圖1中所示的鋼排結(jié)構(gòu)100分隔成大小相同的4個(gè)區(qū)域，也就是第一區(qū)域1、第二區(qū)域2、第三區(qū)域3和第四區(qū)域 4。當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以理解，鋼排結(jié)構(gòu)100也可以被分隔成其他的多個(gè)區(qū)域，如 16個(gè)區(qū)域。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，每個(gè)區(qū)域中的管道保持為相互連通狀態(tài)，并且不同區(qū)域之間的管道通過相應(yīng)的控制閥門(未圖示)保持為相互連通或者相互隔斷。如圖1和圖2中所示，每個(gè)連通鋼管的端口優(yōu)選處于不密封狀態(tài)，從而形成如圖中所示的連通鋼管進(jìn)水口 8和9。當(dāng)海水經(jīng)過鋼排進(jìn)水口 5進(jìn)入鋼排時(shí)，可以通過連通鋼管進(jìn)水口 8和9進(jìn)入到各個(gè)鋼管中，從而根據(jù)實(shí)際情況控制鋼排的沉浮狀態(tài)。當(dāng)制造本發(fā)明的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)時(shí)，優(yōu)選地同一個(gè)區(qū)域內(nèi)相互連通的鋼管可以通過典型相貫焊實(shí)現(xiàn)，未連通部分可以通過穿心式連接實(shí)現(xiàn)，例如間隔管7可以直接穿心通過橫向布置的各個(gè)鋼管實(shí)現(xiàn)其與各個(gè)鋼管之間的連接。并且進(jìn)一步優(yōu)選地，連接部分還設(shè)有加強(qiáng)筋，用以保證鋼管連接部分的連接強(qiáng)度以及避免由于焊接可能的缺陷引起的漏水情況。并且如前所述，鋼排結(jié)構(gòu)中的區(qū)域可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定，其具體數(shù)量優(yōu)選為 4-16個(gè)。鋼排的長寬、每個(gè)鋼管的厚度，鋼的型號要根據(jù)所受荷載、海水水位和地址條件等實(shí)際情況進(jìn)行確定。例如，對于塔架高IOOm的測風(fēng)塔而言，鋼排基礎(chǔ)的尺寸可以設(shè)定為1第一區(qū)域3第三區(qū)域5鋼排進(jìn)水口7分隔管9鋼管進(jìn)水口
2第二區(qū)域 4第四區(qū)域 6分隔管 8鋼管進(jìn)水口 100鋼排結(jié)構(gòu)25mX 25m，每個(gè)鋼管的直徑可以為1. 5m，厚度在15 40mm不等，從而保證浮運(yùn)要求。進(jìn)一步參考圖1和圖2，在本發(fā)明的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)上，還設(shè)有用于將塔架連接固定在基礎(chǔ)上的連接裝置10。在圖1所示的實(shí)施例中，塔架的主弦桿為三根，相應(yīng)地，在測風(fēng)塔基礎(chǔ)上的連接裝置10也為三個(gè)。并且進(jìn)一步優(yōu)選地，連接裝置10在測風(fēng)塔基礎(chǔ)上均勻圍繞其中心分布，從而使得測風(fēng)塔基礎(chǔ)各個(gè)部分承受的壓力比較均勻。這里連接裝置10 可以采用多種方式，例如連接板、或者連接套筒、或者通過焊接或者鉚接將塔架固定在連接裝置并將連接裝置焊接或鉚接到鋼排上，等。這里不多贅述。進(jìn)一步參考圖2，其進(jìn)一步示意出了塔架的結(jié)構(gòu)。如圖中所示，塔架也是優(yōu)選通過鋼管搭建成桁架結(jié)構(gòu)。在圖中，塔架的主弦桿13通過連接裝置10固定在鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)上，并可進(jìn)一步通過相應(yīng)的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)對其連接進(jìn)行加強(qiáng)。優(yōu)選地，主弦桿13的直徑與厚度自下而上逐漸變小。在主弦桿13之間設(shè)置有多個(gè)橫腹桿11以及斜腹桿12。本發(fā)明的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)以及塔架形成的測風(fēng)塔結(jié)構(gòu)可以直接在陸地上整體制造。制造完成后可以將測風(fēng)塔托運(yùn)到海水平面上，并且控制鋼排中的鋼管為充氣狀態(tài)，從而保證其較大的浮力將整個(gè)測風(fēng)塔浮在水面上。通過相關(guān)的托引裝置將測風(fēng)塔托運(yùn)到指定位置后，對測風(fēng)塔基礎(chǔ)中的閥門進(jìn)行控制，從而將海水引入到鋼管中使得測風(fēng)塔基礎(chǔ)下沉到指定位置，并將其固定安裝在指定位置。本發(fā)明的測風(fēng)塔結(jié)構(gòu)優(yōu)選用于底面相對平坦的砂土或粘土地基，從而便捷于接觸面解較大的平坦的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)的安裝固定。容易理解，本發(fā)明的測風(fēng)塔結(jié)構(gòu)優(yōu)選適用于海洋上，當(dāng)然，在內(nèi)陸湖泊中，本發(fā)明的這種技術(shù)構(gòu)思和方案同樣可以適用，僅是在測算鋼排大小以及鋼管內(nèi)徑時(shí)，需要考慮淡水浮力相對較小等因素。本發(fā)明的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)由于為框架結(jié)構(gòu)，施工中所受流浪的荷載小，并且具有防沖作用，根據(jù)具體施工情況可通過改變鋼管尺寸來改變浮力大小，托運(yùn)沉放方法簡單， 施工費(fèi)用大大降低。
權(quán)利要求
1.一種鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)，其特征在于，所述鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)包括有由多個(gè)空心鋼管在橫向上和縱向上交叉形成的鋼排結(jié)構(gòu)，所述鋼排結(jié)構(gòu)的外圍通過四個(gè)空心的邊緣鋼管包繞，在所述邊緣鋼管上設(shè)有鋼排進(jìn)水口以及相應(yīng)的進(jìn)水閥門，通過所述進(jìn)水閥門外部水能夠流過所述鋼排進(jìn)水口從而流入到所述鋼排結(jié)構(gòu)的空心鋼管中。
2.如權(quán)利要求1所述的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)，其特征在于，所述多個(gè)空心鋼管的結(jié)構(gòu)相同。
3.如權(quán)利要求1-2任一所述的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)，其特征在于，在所述鋼排結(jié)構(gòu)中設(shè)置有分隔管，所述分隔管將所述鋼排結(jié)構(gòu)進(jìn)一步分隔成多個(gè)區(qū)域。
4.如權(quán)利要求3所述的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)，其特征在于，每個(gè)區(qū)域中的鋼管之間處于連通狀態(tài)，不同區(qū)域之間的鋼管能夠通過控制閥保持為相互連通或者相互隔斷。
5.如權(quán)利要求3-4任一所述的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)，其特征在于，所述分隔管將所述鋼排結(jié)構(gòu)分隔成大小相同的多個(gè)區(qū)域。
6.如權(quán)利要求1-5任一所述的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)，其特征在于，每個(gè)空心鋼管的兩側(cè)端口不封閉，從而形成多個(gè)鋼管進(jìn)水口。
7.如權(quán)利要求1-6任一所述的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)，其特征在于，所述多個(gè)空心鋼管通過相貫焊實(shí)現(xiàn)連接，所述間隔管直接穿心通過橫向和/或縱向布置的空心鋼管實(shí)現(xiàn)連接。
8.如權(quán)利要求1-7任一所述的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)，其特征在于，所述鋼排機(jī)構(gòu)上還設(shè)有將塔架連接固定到所述鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)上的連接裝置。
9.一種測風(fēng)塔結(jié)構(gòu)，其包括有如權(quán)利要求1-8任一所述的鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)，所述測風(fēng)塔結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括有塔架，所述塔架具有多個(gè)主弦桿，所述多個(gè)主弦桿通過所述連接裝置固定連接在所述鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)上。
10.如權(quán)利要求9所述的測風(fēng)塔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述塔架進(jìn)一步包括設(shè)置在所述主弦桿之間的多個(gè)橫腹桿以及斜腹桿。
11.如權(quán)利要求9-10任一所述的測風(fēng)塔結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述測風(fēng)塔結(jié)構(gòu)固定設(shè)置在底部相對平坦的砂土或粘土地基中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)和測風(fēng)塔結(jié)構(gòu)，所述鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)包括有由多個(gè)空心鋼管在橫向上和縱向上交叉形成的鋼排結(jié)構(gòu)，所述鋼排結(jié)構(gòu)的外圍通過四根同樣為空心的邊緣鋼管包繞，在所述邊緣鋼管上設(shè)有鋼排進(jìn)水口以及相應(yīng)的進(jìn)水閥門，通過所述進(jìn)水閥門外部水能夠流過所述鋼排進(jìn)水口從而流入到所述鋼排結(jié)構(gòu)的空心鋼管中。本發(fā)明鋼排式測風(fēng)塔基礎(chǔ)具有施工簡便，造價(jià)低，受力效果好，安全性高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號E02D27/42GK102182203SQ20101025829
公開日2011年9月14日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者丁紅巖, 李愛東, 王海軍, 練繼建 申請人:天津道達(dá)渤海新能源開發(fā)有限公司