管口加強(qiáng)的海上風(fēng)電機(jī)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(shí)用新型涉及一種管口加強(qiáng)的海上風(fēng)電機(jī)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(qiáng)環(huán)。本實(shí)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(qiáng)，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(qiáng)的海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型提供了一種管口加強(qiáng)的海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)，屬于海上風(fēng)電機(jī)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(gè)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(jī)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(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，首先在海洋采油平臺(tái)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(jī)組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用。對(duì)比海洋采油平臺(tái)基礎(chǔ)和海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)可以發(fā)現(xiàn):I)海上風(fēng)電機(jī)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(jì)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(tái)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(jī)組基礎(chǔ)灌漿連接長度較小。海洋平臺(tái)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(tái)灌漿連接相比，海上風(fēng)電機(jī)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(dòng)力荷載和海水腐蝕作用，還要承受較大的風(fēng)機(jī)動(dòng)力荷載。在風(fēng)機(jī)動(dòng)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(shí)彎矩引起的鋼管粧和連接套管的豎向應(yīng)力對(duì)于海上風(fēng)電機(jī)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(yàn)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(duì)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(shí)，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(yàn)和實(shí)測(cè)結(jié)果表明脫開距離可達(dá)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(huì)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(huì)導(dǎo)致連接部位剛度的降低，橢圓變形進(jìn)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(huì)間接降低連接抗壓承載能力。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)以上不足之處，提供了一種管口加強(qiáng)的海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)。
[0005]本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采用的方案是一種管口加強(qiáng)的海上風(fēng)電機(jī)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(qiáng)環(huán)。
[0006]進(jìn)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(qiáng)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(jìn)一步的，所述鋼管粧的加強(qiáng)環(huán)與鋼套管的加強(qiáng)環(huán)均位于環(huán)型腔側(cè)的管口上。
[0008]進(jìn)一步的，所述鋼管粧的加強(qiáng)環(huán)的壁厚與鋼管粧的壁厚相同，所述鋼套管的加強(qiáng)環(huán)的壁厚與鋼套管的壁厚相同。
[0009]進(jìn)一步的，所述加強(qiáng)環(huán)的長度為鋼管粧與鋼套管的連接長度的25%。
[0010]進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)一步的，所述鋼套管的內(nèi)壁設(shè)有臨時(shí)支托。
[0014]進(jìn)一步的，所述灌楽體的材料為尚強(qiáng)水泥砂楽。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:本實(shí)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(qiáng)，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(duì)本實(shí)用新型專利進(jìn)一步說明。
[0017]圖1為該實(shí)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(qiáng)環(huán);6_抗剪鍵;7_灌漿防漏裝置；8-臨時(shí)支托。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0021]如圖1所示，一種管口加強(qiáng)的海上風(fēng)電機(jī)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(qiáng)環(huán)5。
[0022]在本實(shí)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(qiáng)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(shí)施例中，所述鋼管粧的加強(qiáng)環(huán)與鋼套管的加強(qiáng)環(huán)均位于環(huán)型腔側(cè)的管口上。
[0024]在本實(shí)施例中，所述鋼管粧的加強(qiáng)環(huán)的壁厚與鋼管粧的壁厚相同，所述鋼套管的加強(qiáng)環(huán)的壁厚與鋼套管的壁厚相同。
[0025]在本實(shí)施例中，所述加強(qiáng)環(huán)的長度為鋼管粧與鋼套管的連接長度的25%。
[0026]在本實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)施例中，所述鋼套管的內(nèi)壁設(shè)有臨時(shí)支托8。
[0030]在本實(shí)施例中，所述灌漿體的材料為高強(qiáng)水泥砂漿。
[0031]在本實(shí)施例中，管口加強(qiáng)的海上風(fēng)電機(jī)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(qiáng)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(qiáng)水泥砂漿，并用灌漿防漏裝置進(jìn)行封口，完成連接。
[0034]上列較佳實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種管口加強(qiáng)的海上風(fēng)電機(jī)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(qiáng)環(huán)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管口加強(qiáng)的海上風(fēng)電機(jī)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(qiáng)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(qiáng)的海上風(fēng)電機(jī)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(qiáng)環(huán)與鋼套管的加強(qiáng)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(qiáng)的海上風(fēng)電機(jī)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(qiáng)環(huán)的壁厚與鋼管粧的壁厚相同，所述鋼套管的加強(qiáng)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(qiáng)的海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)灌漿套管連接結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述加強(qiáng)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(qiáng)的海上風(fēng)電機(jī)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(qiáng)的海上風(fēng)電機(jī)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(qiáng)的海上風(fēng)電機(jī)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(qiáng)的海上風(fēng)電機(jī)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(shí)支托。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管口加強(qiáng)的海上風(fēng)電機(jī)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(qiáng)水泥砂漿。
【文檔編號(hào)】E02D27/42GK205557529SQ201620278078
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月6日
【發(fā)明人】吳兆旗, 魏源, 陳澤豪, 程良燦
【申請(qǐng)人】福州大學(xué)