專利名稱：一種鋼排式測風塔基礎及測風塔結構的制作方法
技術領域：
一種鋼排式測風塔基礎及測風塔結構技術領域：
[0001]本實用新型涉及一種測風塔基礎，尤其地，本實用新型涉及一種用于海上的鋼 排式測風塔基礎以及測風塔結構。背景技術：
[0002]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、風能、潮汐能等。其中，風能是一種清潔的可再生能源，風能的應用已經(jīng)引起了各 國研發(fā)人員的廣泛關注。風能利用一個最典型的方式就是利用風能進行發(fā)電。因此，在 開闊的陸地(如沙漠草地中)或者海洋中，通過將風電機設置在高高聳起的風塔上來實現(xiàn) 風力發(fā)電。尤其地，由于海上風況由于陸地，海風粗糙度較小，風揣流強度小，風向相 對比較穩(wěn)定，并且不需要占用陸地土地資源，海洋風力發(fā)電已經(jīng)成為風電發(fā)展的重要方 向。[0003]風電場測風塔受到風的脈動載荷以及設備和自重載荷的作用，這些載荷都將傳 遞到其基礎結構上。目前，測風塔的基礎結構一般采用的是樁基礎或重力式基礎。其 中樁基礎主要包括有鉆孔灌注樁基礎、預制混凝土樁基礎、鋼管樁基礎。當采用鉆孔樁 時，需要在海水下灌注混凝土，因此施工的周期需要花費較長時間；采用預制混凝土樁 時，需考慮接樁，打入較難，且承臺不易采用鋼結構，施工周期長；采用鋼管樁時，樁 長小于50m時無需接樁，施工方便，但費用很高。鋼管樁基本受力情況明確，抵抗極端 工況的能力較強，尤其是海底洋流對鋼管樁基礎的影響較小，但其施工工藝較為復雜和 海上防腐要求較高。重力式基礎結構簡單，施工方便且經(jīng)濟，但其體型較大，在海洋中 受到的各種作用力復雜，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。在目前的應用中，鋼管樁基礎仍是該領域最常見的一種應用。[0004]然而如前所述，鋼管樁基礎的施工工藝相對復雜，施工的費用也相對較高，一 般需要通過導管架結構連接樁基礎和塔身結構，樁基礎的沉樁效率比較低，沉樁定位及 扭角也較難以準確把握。并且鋼管樁基礎一般需要較好的防腐性能。[0005]正是如此，提供一種新型的測風塔基礎，其能夠進一步方便施工難度，降低施 工成本，誠為本領域的技術人員亟需解決的技術問題。
實用新型內(nèi)容[0006]本實用新型的一個目的在于，提供一種鋼排式測風塔基礎，其能夠整體構造好 后直接托運到指定地點，從而降低施工難度和施工費用，提高施工安全性。[0007]本實用新型的另一個目的在于，提供一種測風塔結構，其包括有前述的鋼排式 測風塔基礎，從而可以將整個測風塔直接托運到指定地點進行安裝。[0008]本實用新型的上述目的以及其他目的通過如下的技術方案實現(xiàn)[0009]本實用新型提供了一種鋼排式測風塔基礎，所述鋼排式測風塔基礎包括有由多 個空心鋼管在橫向上和縱向上交叉形成的鋼排結構，所述鋼排結構的外圍通過四個空心的邊緣鋼管包繞，在所述邊緣鋼管上設有鋼排進水口以及相應的進水閥門，通過所述進 水閥門外部水能夠流過所述鋼排進水口從而流入到所述鋼排結構的空心鋼管中。本實用新型提供的鋼排式測風塔基礎，優(yōu)選地，所述多個空心鋼管的結構相 同。本實用新型提供的鋼排式測風塔基礎，優(yōu)選地，在所述鋼排結構中設置有分隔 管，所述分隔管將所述鋼排結構進一步分隔成多個區(qū)域。本實用新型提供的鋼排式測風塔基礎，優(yōu)選地，每個區(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。本實用新型提供的鋼排式測風塔基礎，優(yōu)選地，所述分隔管將所述鋼排結構分 隔成大小相同的多個區(qū)域。本實用新型提供的鋼排式測風塔基礎，優(yōu)選地，每個空心鋼管的兩側端口不封 閉，從而形成多個鋼管進水口。本實用新型提供的鋼排式測風塔基礎，優(yōu)選地，所述多個空心鋼管通過相貫焊 實現(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現(xiàn)連接。本實用新型提供的鋼排式測風塔基礎，優(yōu)選地，所述鋼排機構上還設有將塔架 連接固定到所述鋼排式測風塔基礎上的連接裝置。本實用新型還提供一種測風塔結構，其包括有前述的鋼排式測風塔基礎，所述 測風塔結構進一步包括有塔架，所述塔架具有多個主弦桿，所述多個主弦桿通過所述連 接裝置固定連接在所述鋼排式測風塔基礎上。本實用新型所提供的測風塔結構，優(yōu)選地，所述塔架進一步包括設置在所述主 弦桿之間的多個橫腹桿以及斜腹桿。本實用新型所提供的測風塔結構，優(yōu)選地，所述測風塔結構固定設置在底部相 對平坦的砂土或粘土地基中。容易理解，本實用新型的鋼排式測風塔基礎可以將測風塔安裝好后，整體托運 到目的地，這樣就減少了打樁船、運樁船、拋錨船等大型船舶的制造。只需經(jīng)過托航， 將測風塔運到指定地點，由于鋼排式結構本身透水的特點，波動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，并且使整個施工過程更為簡便。本實用新型的測風塔基礎采用鋼排式結構，一方面由于該結構由鋼管結合構 成，并且對鋼排式結構進行分區(qū)，每個區(qū)間內(nèi)的管道能夠連通，從而使得本實用新型的 鋼排式結構能夠充氣自浮，因此不用大型駁船等特定運輸工具將其運到施工現(xiàn)場，而是 通過相關的牽引裝置將其在海上進行牽引，從而漂浮到施工現(xiàn)場，這樣就有效地降低了 運輸成本；另一方面該基礎不需要大型輔助設備在海上進行塔架安裝，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 備費用。此外，鋼排式結構浮力強，吃水量少，水上行駛平穩(wěn)，并且鋼排式結構受流浪 的作用力較小，因此施工拖運時，能夠平穩(wěn)安全的浮運到指定地點。進一步地，本實用新 型的測風塔基礎尤其適用于砂土中。由于砂土的底部相對 平坦，在重力作用下測風塔可以平穩(wěn)地固定在砂土底部。此外測風塔基礎受力明確，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。
[0023]
以下結合附圖，對本實用新型的實施方案進行詳細或者優(yōu)選的描述，其中，[0024]圖1為本實用新型的一種優(yōu)選實施方式的鋼排式測風塔基礎的平面結構示意 圖；[0025]圖2為具有圖1所示鋼排式測風塔基礎的測風塔結構示意圖。[0026]圖中的附圖標記為[0027]1第一區(qū)域 2第二區(qū)域[0028]3第三區(qū)域 4第四區(qū)域[0029]5鋼排進水口 6分隔管[0030]7分隔管8鋼管進水口[0031]9鋼管進水口 100鋼排結構具體實施方式[0032]容易理解，根據(jù)本實用新型的技術方案，在不變更本實用新型的實質精神下， 本領域的一般技術人員可以提出本實用新型的多個結構方式。因此以下具體實施方式
以 及附圖僅是對本實用新型的技術方案的具體說明，而不應當視為本實用新型的全部或者 視為對本實用新型技術方案的限定或限制。[0033]下面參考圖1，本實用新型的鋼排式測風塔基礎包括有由多個鋼管在橫向上和縱 向上交叉形成的鋼排結構100，并進一步優(yōu)選地，鋼管在橫向和縱向上均勻分布。在圖 1所示的實施例中，鋼排結構100的外圍通過四個邊緣鋼管包繞，并且優(yōu)選地，在鋼排結 構100的外圍設置有多個鋼排進水口 5以及相應的進水閥門(未圖示)，通過控制進水閥 門可以控制海水流過進水口從而進入到鋼排結構100中。在圖1中，鋼排進水口 5直接 設置在邊緣鋼管上。其中優(yōu)選地，每個鋼管的結構基本相同，都為空心結構，用以保證 測風塔基礎具有較大的浮力。鋼排結構100通過分隔裝置被分成若干個區(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的結構形狀與鋼管基本相同，并且優(yōu)選地，分隔管6和7布置在鋼排結構100的中心， 從而將圖1中所示的鋼排結構100分隔成大小相同的4個區(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。當然，本領域的技術人員也可以理解，鋼排結構100 也可以被分隔成其他的多個區(qū)域，如16個區(qū)域。[0034]在本實用新型的優(yōu)選實施方式中，每個區(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 通鋼管進水口 8和9。當海水經(jīng)過鋼排進水口 5進入鋼排時，可以通過連通鋼管進水口 8 和9進入到各個鋼管中，從而根據(jù)實際情況控制鋼排的沉浮狀態(tài)。[0035]當制造本實用新型的鋼排式測風塔基礎時，優(yōu)選地同一個區(qū)域內(nèi)相互連通的鋼 管可以通過典型相貫焊實現(xiàn)，未連通部分可以通過穿心式連接實現(xiàn)，例如間隔管7可以 直接穿心通過橫向布置的各個鋼管實現(xiàn)其與各個鋼管之間的連接。并且進一步優(yōu)選地， 連接部分還設有加強筋，用以保證鋼管連接部分的連接強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，鋼排結構中的區(qū)域可以根據(jù)實際情況進行設定，其 具體數(shù)量優(yōu)選為4 一 16個。鋼排的長寬、每個鋼管的厚度，鋼的型號要根據(jù)所受荷載、 海水水位和地址條件等實際情況進行確定。例如，對于塔架高IOOm的測風塔而言，鋼排 基礎的尺寸可以設定為25mX25m，每個鋼管的直徑可以為1.5m，厚度在15 40mm不 等，從而保證浮運要求。進一步參考圖1和圖2，在本實用新型的鋼排式測風塔基礎上，還設有用于將塔 架連接固定在基礎上的連接裝置10。在圖1所示的實施例中，塔架的主弦桿為三根，相 應地，在測風塔基礎上的連接裝置10也為三個。并且進一步優(yōu)選地，連接裝置10在測風 塔基礎上均勻圍繞其中心分布，從而使得測風塔基礎各個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。進一步參考圖2，其進一步示意出了塔架的結構。如圖中所示，塔架也是優(yōu)選通 過鋼管搭建成桁架結構。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 塔基礎上，并可進一步通過相應的加強結構對其連接進行加強。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之間設置有多個橫腹桿11以及斜腹桿12。本實用新型的鋼排式測風塔基礎以及塔架形成的測風塔結構可以直接在陸地上 整體制造。制造完成后可以將測風塔托運到海水平面上，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測風塔浮在水面上。通過相關的托引裝置將測風塔 托運到指定位置后，對測風塔基礎中的閥門進行控制，從而將海水引入到鋼管中使得測 風塔基礎下沉到指定位置，并將其固定安裝在指定位置。本實用新型的測風塔結構優(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塔基礎的安裝固定。容易理解，本實用新型的測風塔結構優(yōu)選適用于海洋上，當然，在內(nèi)陸湖泊 中，本實用新型的這種技術構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，需要考慮淡水浮力相對較小等因素。本實用新型的鋼排式測風塔基礎由于為框架結構，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，托運沉放 方法簡單，施工費用大大降低。
權利要求1.一種鋼排式測風塔基礎，其特征在于，所述鋼排式測風塔基礎包括有由多個空心 鋼管在橫向上和縱向上交叉形成的鋼排結構，所述鋼排結構的外圍通過四個空心的邊緣 鋼管包繞，在所述邊緣鋼管上設有鋼排進水口以及相應的進水閥門，通過所述進水閥門 外部水能夠流過所述鋼排進水口從而流入到所述鋼排結構的空心鋼管中。
2.如權利要求1所述的鋼排式測風塔基礎，其特征在于，所述多個空心鋼管的結構相同。
3.如權利要求2所述的鋼排式測風塔基礎，其特征在于，在所述鋼排結構中設置有分 隔管，所述分隔管將所述鋼排結構進一步分隔成多個區(qū)域。
4.如權利要求3所述的鋼排式測風塔基礎，其特征在于，每個區(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.如權利要求4所述的鋼排式測風塔基礎，其特征在于，所述分隔管將所述鋼排結構 分隔成大小相同的多個區(qū)域。
6.如權利要求1所述的鋼排式測風塔基礎，其特征在于，每個空心鋼管的兩側端口不 封閉，從而形成多個鋼管進水口。
7.如權利要求1所述的鋼排式測風塔基礎，其特征在于，所述多個空心鋼管通過相貫 焊實現(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現(xiàn)連接。
8.如權利要求1所述的鋼排式測風塔基礎，其特征在于，所述鋼排機構上還設有將塔 架連接固定到所述鋼排式測風塔基礎上的連接裝置。
9.一種測風塔結構，其包括有如權利要求1-8任一所述的鋼排式測風塔基礎，所述測 風塔結構進一步包括有塔架，所述塔架具有多個主弦桿，所述多個主弦桿通過所述連接 裝置固定連接在所述鋼排式測風塔基礎上。
10.如權利要求9所述的測風塔結構，其特征在于，所述塔架進一步包括設置在所述 主弦桿之間的多個橫腹桿以及斜腹桿。
11.如權利要求10所述的測風塔結構，其特征在于，所述測風塔結構固定設置在底部 相對平坦的砂土或粘土地基中。
專利摘要本實用新型提供一種鋼排式測風塔基礎和測風塔結構，所述鋼排式測風塔基礎包括有由多個空心鋼管在橫向上和縱向上交叉形成的鋼排結構，所述鋼排結構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有鋼排進水口以及相應的進水閥門，通過所述進水閥門外部水能夠流過所述鋼排進水口從而流入到所述鋼排結構的空心鋼管中。本實用新型鋼排式測風塔基礎具有施工簡便，造價低，受力效果好，安全性高等優(yōu)點。
文檔編號E02D27/42GK201801883SQ20102029866
公開日2011年4月20日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權日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:道達(上海)風電投資有限公司