一种混凝土靠船防撞结构及系统的制作方法

1.本发明涉及海上风力发电技术领域，特别是涉及一种混凝土靠船防撞结构及系统。


背景技术：

2.风能是一种清洁的可再生绿色能源，开发效率高，经济性好，具有大规模开发条件和商业化前景，世界各国正在大力建设风电场，风力发电技术也得到了快速发展。
3.海上风电因为有着更稳定的风速及时长，而更受到青睐。在海上风电工程中，靠船防撞结构是其中的一个重要施工结构。目前，靠船防撞结构基本采用钢结构制作，表面采用防腐油漆进行防腐，但是，钢结构形式的靠船防撞结构中，表面油漆易发生脱落，需要进行补涂；同时在靠船防撞结构内部如设置监测装置如应变片，船舶靠船的动荷载作用下，应变片极易松动，影响监测结果。


技术实现要素：

4.本发明提供一种混凝土靠船防撞结构及系统，以解决钢结构的靠船防撞结构，表面油漆易发生脱落，监测装置易松动的问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.本发明的一个方面是提供一种混凝土靠船防撞结构，连接在风机基础结构上，包括：
7.多个过渡连接结构，多个所述过渡连接结构上下间隔布置，每个所述过渡连接结构的一端均固定在所述风机基础结构上；
8.多个外套筒，多个所述外套筒同轴布置，每个所述外套筒的内壁固定有缓冲层，设置于最下侧的外套筒的底部固定有端盖，每个所述过渡连接结构的另一端均连接有一个所述外套筒；
9.防撞柱，所述防撞柱为混凝土柱，所述防撞柱内预埋有应变片，所述防撞柱插设在多个所述外套筒内，所述防撞柱的底部置于所述端盖上。
10.优选地，所述缓冲层为橡胶块，所述橡胶块与所述外套筒的内壁粘接固定。
11.优选地，所述橡胶块的材质为三元乙丙橡胶。
12.优选地，所述缓冲层与所述防撞柱之间灌注有浆料。
13.优选地，所述防撞柱的底部固定有底盖，所述底盖采用缓冲材料制作。
14.优选地，所述应变片预埋在相邻的两个所述外套筒之间的位置。
15.优选地，所述过渡连接结构包括第一水平撑杆、第二水平撑杆和连接法兰，所述第一水平撑杆的一端与所述风机基础结构连接，所述第二水平撑杆的一端与所述外套筒连接，所述第一水平撑杆的另一端与所述第二水平撑杆的另一端通过所述连接法兰连接。
16.本发明的另一个方面是提供一种混凝土靠船防撞系统，包括多个如上所述的混凝土靠船防撞结构，多个所述混凝土靠船防撞结构沿风机基础结构的周向间隔布置。
17.优选地，相邻的混凝土靠船防撞结构之间设置有横向连接杆，所述横向连接杆的两端分别连接在过渡连接结构上。
18.优选地，所述横向连接杆的一侧固定有肘板，所述横向连接杆的一侧设置有至少两根梯柱，所述梯柱与所述横向连接杆通过所述肘板固定；所述梯柱沿所述防撞柱的长度方向延伸布置，相邻的所述梯柱之间固定有爬梯。
19.本发明实施例一种混凝土靠船防撞结构及系统与现有技术相比，其有益效果在于：
20.本发明实施例的混凝土靠船防撞结构及系统，在风机基础结构上固定多个过渡连接结构，过渡连接结构连接外套筒，将防撞柱插入外套筒内，防撞柱为混凝土柱，将应变片预埋在混凝土柱内，避免了应变片松动脱落而影响到监测结果；并且，混凝土柱具有良好的抗腐蚀性能，结构稳定性高，避免了表层油漆脱落。本发明中，外套筒与防撞柱之间还设置有缓冲层，在船舶停靠时可以减震，耗能，能降低对混凝土靠船防撞结构以及风机基础结构的极限荷载以及疲劳荷载，间接提高了结构的使用寿命。
附图说明
21.图1是本发明实施例所述混凝土靠船防撞结构的侧视图；
22.图2是本发明实施例中外套筒与防撞柱的连接示意图；
23.图3是本发明实施例所述混凝土靠船防撞系统的平面布置图；
24.图中，1、导管架主腿；2、过渡连接结构；21、第一水平撑杆；22、第二水平撑杆；23、连接法兰；3、外套筒；31、端盖；4、防撞柱；41、应变片；42、底盖；5、缓冲层；51、强力胶；6、横向连接杆；7、肘板；8、梯柱。
具体实施方式
25.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
28.本发明的混凝土靠船防撞结构连接在风机基础结构上，安装就位后用于日常运维或者施工过程中的船舶靠近登上风机平台。以下以风机基础结构为导管架为例进行说明。
29.如图1和图2所示，本发明实施例的一种混凝土靠船防撞结构，包括防撞柱4、多个过渡连接结构2和多个外套筒3，其中，多个所述过渡连接结构2沿导管架主腿1的长度方向
上下间隔布置，每个所述过渡连接结构2的一端均固定在所述导管架主腿1上，所述过渡连接结构2的另一端连接在外套筒3的外壁上，过渡连接结构2、外套筒3与导管架主腿1形成一个整体受力构件；多个所述外套筒3同轴布置，，每个所述过渡连接结构2的另一端均连接有一个所述外套筒3；每个所述外套筒3的内壁固定有缓冲层5，设置于最下侧的外套筒3的底部固定有端盖31，其他的外套筒3上下镂空设置；所述防撞柱4为混凝土柱，所述防撞柱4内预埋有应变片41，所述防撞柱4插设在多个所述外套筒3内，所述防撞柱4的底部置于所述端盖31上，防撞柱4竖直布置，通过端盖31承受防撞柱4本身的竖向力，可以保证混凝土柱、过渡连接结构2和导管架主腿1共同承受竖向荷载及水平方向的弯矩和剪力，提高结构稳定性。
30.本发明在风机基础结构上固定多个过渡连接结构2，过渡连接结构2连接外套筒3，将防撞柱4插入外套筒3内，防撞柱4为混凝土柱，将应变片41预埋在混凝土柱内，避免了应变片41松动脱落而影响到监测结果，在海上恶劣环境下依然能够保证可靠度，能够保证多年有效的监测靠船防撞结构的应力应变状态；并且，靠船防撞结构与船舶接触区域主要为混凝土结构，在船舶停靠的撞击作用下，结构受力能够满足要求，能够保证防撞柱4在碰撞下不容易出现屈曲，失稳，失去强度等状态，同时混凝土柱具有良好的抗腐蚀性能，结构稳定性高，不需要主要依靠表层的涂层来进行防腐，从而避免了表层油漆脱落。本发明中，外套筒3与防撞柱4之间还设置有缓冲层5，在船舶停靠时可以减震，耗能，能降低对混凝土靠船防撞结构以及风机基础结构的极限荷载以及疲劳荷载，间接提高了结构的使用寿命。
31.如图1所示，过渡连接结构2为钢结构，所述过渡连接结构2包括第一水平撑杆21、第二水平撑杆22和连接法兰23，所述第一水平撑杆21的一端与所述风机基础结构连接，所述第二水平撑杆22的一端与所述外套筒3连接，所述第一水平撑杆21的另一端与所述第二水平撑杆22的另一端通过所述连接法兰23连接。第一水平撑杆21与导管架主腿1焊接固定。通过连接法兰23方便第二水平撑杆22、外套筒3和防撞柱4的拆卸更换。
32.如图3所示，第一水平撑杆21呈弯折状，使得第二水平撑杆22、第一水平撑杆21、导管架主腿1在水平截面上呈三角布置。防撞柱4受到船舶撞击之后，撞击力通过过渡连接结构2传递至导管架主腿1，通过将第一水平撑杆21设置为弯折状，可进一步削弱导管架主腿1的受力。
33.应变片41与混凝土防撞柱4整体浇筑，埋置于防撞柱4内，应变片41的线可以通过与外套筒3预先埋好的线直接连接，进入风机基础平台，对防撞柱4的应力应变状态进行监测。如图1所示，所述应变片41预埋在相邻的两个所述外套筒3之间的位置。
34.外套筒3为钢管结构。如图2所示，所述缓冲层5为橡胶块，所述橡胶块与所述外套筒3的内壁粘接固定，具体采用强力胶51粘结。通过设置橡胶块使得防撞柱4与外套筒3之间采用摩擦连接方式，可适当的减缓船舶靠泊时所产生的撞击力对靠船防撞设施以及导管架的影响。进一步地，优选地，所述橡胶块的材质为三元乙丙橡胶。橡胶块呈圆柱筒状，橡胶块的厚度为20mm左右。
35.本实施例中，所述缓冲层5与所述防撞柱4之间灌注有浆料，以填充缓冲层5与防撞柱4之间的连接不密实位置，加强缓冲层5与防撞柱4之间的连接。施工时，可采用局部压力灌浆的方式进行。
36.如图1所示，所述防撞柱4的底部固定有底盖42，所述底盖42采用缓冲材料制作，实
现防撞柱4与外套筒3的软连接。底盖42可为橡胶底盖42，采用橡胶材质制作。底盖42与防撞柱4的底部可粘接固定。
37.本实施例中，混凝土柱采用预制构件，内部配有钢筋，钢筋可以考虑采用镀锌防腐，外部混凝土表层可以刷用于防腐的防腐涂料。在制造过程中，可在建造厂预先制作完成混凝土柱，使用时，直接将混凝土柱吊装至外套筒内即可。
38.如图3所示，本发明的混凝土靠船防撞系统，包括多个如上所述的混凝土靠船防撞结构，多个所述混凝土靠船防撞结构沿风机基础结构的周向间隔布置，提高风机基础结构的防撞性能。
39.进一步地，相邻的混凝土靠船防撞结构之间设置有横向连接杆6，所述横向连接杆6的两端分别连接在过渡连接结构2上。横向连接杆6水平布置，可加强两个过渡连接结构2之间的连接，使得多个混凝土靠船防撞结构形成一个整体受力构件，提高结构稳定性。当一个混凝土靠船防撞结构具有多个过渡连接结构2时，每个过渡连接结构2各连接有一个横向连接杆6，则多个横向连接杆6上下间隔设置。
40.进一步地，所述横向连接杆6的一侧固定有肘板7，所述横向连接杆6的一侧设置有至少两根梯柱8，所述梯柱8与所述横向连接杆6通过所述肘板7固定，通过设置的肘板7加强横向连接杆6与梯柱8之间的连接；所述梯柱8沿所述防撞柱4的长度方向延伸布置，相邻的所述梯柱8之间固定有爬梯，通过爬梯方便人员上下导管架结构。
41.进一步地，横向连接杆6连接在两个第二水平撑杆22之间。肘板7和梯柱8均位于横向连接杆6靠近防撞柱4的一侧，方便人员登上风机基础结构。
42.本发明的施工过程为：
43.首先，在建造厂将过渡连接结构2与导管架主腿1连接固定，然后，将预制好的混凝土防撞柱4吊至外套筒3的位置，将混凝土柱插入外套筒3中，混凝土柱的底部置于外套筒3的端盖31上；最后，在橡胶块与混凝土柱之间通过局部压力灌浆的方式加强连接。本发明施工方便，安装均在陆地上进行，价格低廉，降低靠船防撞结构的更换频率。
44.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。