[实用新型]一种混凝土和钢结构相结合的潮流能发电重力式基础

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种混凝土和钢结构相结合的潮流能发电重力式基础结构。适用于潮流能发电行业。

背景技术

潮流做水平运动所含的动能即为潮流能，是一种功率密度大、能量稳定、具有较强规律性的良好的新型能源。

目前我国潮流能还处在试验研究阶段，随着海洋能的大规模开发建设，大型潮流能发电机组研究制造水平提高，海上施工水平不断提升，为潮流能的开发提供了便利。

目前国内外开发研究的潮流能发电机组基础主要可分为：桩式基础和重力式基础。桩式基础在海洋工程使用较多，相对比较成熟。但是对于潮流发电机，由于受水深影响，目前开发的海域，水深在20~40m之间，所能开发单机容量较小。对小容量的发电机建桩基基础需要消耗大量的钢材，且沉桩施工费用较高，造成建设费用昂贵。重力式基础主要采用混凝土材料和少量预制钢结构，在保证结构基础安全稳定前提下，可减少工程投资，为上述问题的解决提供了一个有效的方法与途径。

发明内容

本实用新型要解决的核心技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、安全可靠、施工简便并且可以实现水上维修的混凝土和钢结构相结合的潮流发电重力式基础结构，降低工程造价，以利于潮流发电机的大规模发展。

本发明所采用的技术方案是：一种混凝土和钢结构相结合的潮流能发电重力式基础结构，其特征在于：该基础具有混凝土底座，混凝土底座上方设置有钢管立柱，钢管立柱与混凝土底座经预埋于混凝土底座上表面中心位置的连接钢板相连，钢管立柱上部中空，其内可拆卸插装水轮机支撑柱并经螺栓固定，该支撑柱上部连接水轮机。

混凝土底座底部根据地质情况设置一定高度的用于提高基础的抗滑移和水平承载能力的裙边。

所述钢管立柱上部为两个具有安装导向作用的半锥管。

所述水轮机支撑柱上对称设置有两个圆管，圆管安放于两个半锥管之间的缝隙。

本实用新型的有益效果是：1、本实用新型在混凝土底座底部的边缘设置一圈裙边，可以增加基础的抗滑能力和水平承载力，因此可以减小基础尺寸，节省工程投资。2、水轮机支撑柱和钢管立柱之间是可拆卸的连接，在进行水轮机的维修时可将水轮机、转轴、转轴套管整体吊出水面，可方便实现水上维修。3、整个基础采用的主材为钢筋混凝土结构，与传统的桩式基础相比，节省了大量的钢材，可以节省工程投资。4、整个基础在陆上预制、在海上一次性沉放，施工便捷、周期短，节省了大量船机设备。

附图说明

图1、图2为本实用新型的立面图。

图3为本实用新型的平面布置图。

具体实施方式

如图1~图3所示，本实施例基于我国沿海海域的自然条件，提出了一种适用于20~40m水深、适用于砂质或粘性土质地基，且廉价、可靠、施工简便的预制混凝土和钢结构相结合潮流发电重力式基础结构。该基础结构主要由混凝土底座7、钢管立柱4-1，水轮机支撑柱3组成，其中钢管立柱4-1竖直设置于混凝土底座7上方，两者经预埋于混凝土底座7上表面中心位置的连接钢板8相连。钢管立柱4-1上部中空，其内可拆卸插装水轮机支撑柱3并经螺栓6固定，该支撑柱上部连接水轮机。

混凝土底座7为一定厚度、重量的钢筋混凝土结构，混凝土材料采用C40海工混凝土，根据实际受力情况进行混凝土底座配筋，另外所有钢材材料一致。通过混凝土底座7的自重来抵抗基础的水平力和倾覆弯矩，所以混凝土底座7的边长L1和高H1根据水轮机的产生的荷载，波流荷载决定。为了提高基础的抗滑稳定性和抗倾覆稳定性，在混凝土底座7的底面边缘设置一圈裙边7-1。裙边7-1的设置根据实际的地质条件确定，对于沙质基岩海底表面可不设，对于粘土类特别是地表土层较差的区域，裙边7-1高度H2可设置较高。

本实施例中钢管立柱4-1的上部为两个半锥管4-2，半锥管4-2可以在水轮机安装时起到导向作用。本例中在水轮机支撑柱3上对称设置两个圆管5，在水轮机上部构件（包括机舱1、叶片2和水轮机支撑柱3）下放插装时，圆管5放置在两个半锥管4-2之间的缝隙，起到水轮机安装角度定位作用，保证水轮机支撑柱3与钢管立柱4-1上螺栓孔之间对齐。当需要对水轮机进行维修时可以将水轮机上部构件整体吊出水面进行维修。

本例中钢管立柱4-1作为连接水轮机上部构件和下部混凝土底座的连接体，其高度根据水轮机尺寸、水深条件及结构布置需要确定。

本实施例的具体施工方法如下：混凝土底座7、钢管立柱4-1，是在陆上完成整体预制，通过运输船只运至现场后，通过自重沉放到指定位置。沉放完成后将水轮机上部构件整体吊入钢管立柱4-1中，再用螺栓6进行连接。或者将基础底座结构和水轮机上部构件在陆上组装好后根据设计方位整体沉放至预定位置。