具有损伤时序的震后可维护海上风电结构转接段及应用

本申请属于风电结构抗震，具体涉及一种具有损伤时序的震后可维护海上风电结构转接段及应用。

背景技术：

1、传统的风电结构冗余度低，多依赖于结构的强度极限来抵抗地震，其倒塌的破坏特征呈脆性。因此，强震作用下风电结构将会直接倒塌。未来风电结构将不断往海上发展，将不可避免建设于高地震风险海域。风电场中大量震损结构的修复或重建工作将会为社会和经济带来重大的负担，并且恶劣的海洋环境也会为风电结构的维修工作带来巨大的挑战。

2、针对上述技术问题，现亟需提出一种具有损伤时序的震后可维护海上风电结构转接段来改变风电结构的滞回特性以实现风电结构损伤可控可调，达到震后可恢复的效果。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的是提供一种具有损伤时序的震后可维护海上风电结构转接段及应用，其通过调整塔筒转接段与转接段周边构件的刚度和强度关系以控制风电结构在不同地震烈度作用下构件损伤的位置以及失效顺序，达到结构损伤可控可调的目的，为结构震后维护工作提供时间与空间，实现结构震后可恢复作用。

2、为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

3、本申请实施例提供了一种具有损伤时序的震后可维护海上风电结构转接段，包括转接筒、耗能支撑力臂和耗能壳体，其中：

4、所述转接筒包括上转接筒和与所述上转接筒通过球锥铰和圆台铰支座配合铰接的下转接筒；

5、所述耗能支撑力臂包括筒托、套杆、第一自复位耗能装置、肘撑、第二自复位耗能装置、第四连杆、钢混臂杆、固定块、第一粘弹性材料，所述筒托固设于风电塔筒；所述套杆一端铰接于所述筒托，另一端向内开槽；所述肘撑一端插入所述套杆内部构成腔体以填充所述第一粘弹性材料，另一端铰接于所述钢混臂杆，所述钢混臂杆连接于所述下转接筒；所述第一自复位耗能装置一端连接于所述套杆，另一端连接于所述肘撑；所述第二自复位耗能装置一端铰接于所述上转接筒，另一端铰接于所述钢混臂杆；

6、所述耗能壳体套设于所述转接筒的周侧，包括骨板、转接壳体、骨端板、第一连接板、滑移板、第二粘弹性材料以及第二连接板，所述骨端板设置于所述骨板的顶端，且所述骨端板上设有与所述上转接筒配合连接的长圆孔；所述骨板的左右两侧弯折延伸出固设于所述转接壳体的带缝钢板部，所述骨板与所述转接壳体依次相连形成环绕所述转接筒设置的环形结构；所述转接壳体呈u型结构，所述滑移板上开设有长圆孔，所述滑移板通过螺栓与所述滑移板上的长圆孔配合以将所述滑移板夹设于所述转接壳体中；所述第一连接板设置于所述滑移板的顶端，且固定于所述上转接筒；所述第二连接板设置于所述滑移板的底端，且固定于所述下转接筒；所述第二粘弹性材料设置于所述转接壳体与所述滑移板之间。

7、可选的，所述上转接筒包括塔底套筒、四个双排铰支座、八个第一三角形铰支座、一个所述球锥铰、四根第二螺杆以及四个第二螺帽，所述双排铰支座沿所述上转接筒的圆周方向等间距设置于所述上转接筒的侧壁上半部分外侧；所述第一三角形铰支座沿所述上转接筒的圆周方向等间距设置于所述上转接筒的侧壁下半部分外侧；所述球锥铰设置于所述塔底套筒的底部；所述第二螺杆与所述第二螺帽螺纹配合以将所述上转接筒固定于所述风电塔筒上。

8、可选的，所述下转接筒包括四对钢混侧撑杆套筒、所述圆台铰支座、八个第二三角形铰支座以及下套筒，所述钢混侧撑杆套筒沿所述下套筒的圆周方向等间距设置于所述下套筒的侧壁下半部分外侧；所述圆台铰支座设置于所述下套筒的顶部并与所述球锥铰铰接配合；所述第二三角形铰支座沿所述下套筒的圆周方向等间距设置于所述下套筒的侧壁上半部分外侧；所述下转接筒固定于风电桩基。

9、可选的，所述第一自复位耗能装置一端通过第一连杆连接于所述套杆，另一端通过第二连杆连接于所述肘撑。

10、可选的，所述筒托包括薄壁圆环和固设于所述薄壁圆环凸起面上的铰支座，所述薄壁圆环固设于风电塔筒上；所述套杆的一端与所述铰支座铰接。

11、可选的，所述第二自复位耗能装置一端通过第三连杆铰接于所述上转接筒上的所述双排铰支座，另一端通过第四连杆铰接于所述钢混臂杆。

12、可选的，所述钢混臂杆由两个矩形杆并联而成，矩形杆为薄壁钢材，内部填充混凝土；所述钢混臂杆的一端可移动的插入所述钢混侧撑杆套筒中，另一端依次贯通设有两个圆孔，所述肘撑夹设于所述钢混臂杆的两个矩形杆之间，并在圆孔处通过螺栓螺杆铰接。

13、可选的，所述第二自复位耗能装置一端通过第三连杆铰接于所述上转接筒，另一端通过所述第四连杆铰接于所述钢混臂杆，所述第四连杆夹设于所述钢混臂杆的两个矩形杆之间，并在圆孔处通过螺栓螺杆铰接。

14、可选的，所述骨端板和所述第一连接板均通过螺栓螺母配合连接于所述第一三角形铰支座；所述第二连接板通过螺栓螺母配合连接于所述第二三角形铰支座。

15、本申请实施例还提供了一种具有损伤时序的震后可维护海上风电结构转接段的应用，将所述的具有损伤时序的震后可维护海上风电结构转接段应用于风电结构中。

16、本申请相较于现有技术具有如下有益效果：

17、能够实现风电结构在地震作用下的损伤可控可调，并提高结构的抗震耗能能力，提高结构的防灾韧性。通过调整构件与耗能装置的强度与刚度关系，使得转接段在日常运行中以及小震作用下，仅粘弹性材料发挥作用，减少风、浪、地震对结构造成的动力响应，以保证结构在正常使用极限范围内不发生破坏；中震作用下混合耗能支撑中的自复位耗能装置发生破坏，大震以及极端环境作用下所有耗能装置发生破坏，结构发生倒塌转动时，粘滞链条阻尼器与混合耗能阻尼器的主杆能提供临时抗力，为震后救援与维护争取时间。

技术特征：

1.一种具有损伤时序的震后可维护海上风电结构转接段，其特征在于，包括转接筒、耗能支撑力臂和耗能壳体，其中：

2.根据权利要求1所述的具有损伤时序的震后可维护海上风电结构转接段，其特征在于，所述上转接筒包括塔底套筒、四个双排铰支座、八个第一三角形铰支座、一个所述球锥铰、四根第二螺杆以及四个第二螺帽，所述双排铰支座沿所述上转接筒的圆周方向等间距设置于所述上转接筒的侧壁上半部分外侧；所述第一三角形铰支座沿所述上转接筒的圆周方向等间距设置于所述上转接筒的侧壁下半部分外侧；所述球锥铰设置于所述塔底套筒的底部；所述第二螺杆与所述第二螺帽螺纹配合以将所述上转接筒固定于所述风电塔筒上。

3.根据权利要求2所述的具有损伤时序的震后可维护海上风电结构转接段，其特征在于，所述下转接筒包括四对钢混侧撑杆套筒、所述圆台铰支座、八个第二三角形铰支座以及下套筒，所述钢混侧撑杆套筒沿所述下套筒的圆周方向等间距设置于所述下套筒的侧壁下半部分外侧；所述圆台铰支座设置于所述下套筒的顶部并与所述球锥铰铰接配合；所述第二三角形铰支座沿所述下套筒的圆周方向等间距设置于所述下套筒的侧壁上半部分外侧；所述下转接筒固定于风电桩基。

4.根据权利要求2所述的具有损伤时序的震后可维护海上风电结构转接段，其特征在于，所述第一自复位耗能装置一端通过第一连杆连接于所述套杆，另一端通过第二连杆连接于所述肘撑。

5.根据权利要求3所述的具有损伤时序的震后可维护海上风电结构转接段，其特征在于，所述筒托包括薄壁圆环和固设于所述薄壁圆环凸起面上的铰支座，所述薄壁圆环固设于风电塔筒上；所述套杆的一端与所述铰支座铰接。

6.根据权利要求3所述的具有损伤时序的震后可维护海上风电结构转接段，其特征在于，所述第二自复位耗能装置一端通过第三连杆铰接于所述上转接筒上的所述双排铰支座，另一端通过第四连杆铰接于所述钢混臂杆。

7.根据权利要求6所述的具有损伤时序的震后可维护海上风电结构转接段，其特征在于，所述钢混臂杆由两个矩形杆并联而成，矩形杆为薄壁钢材，内部填充混凝土；所述钢混臂杆的一端可移动的插入所述钢混侧撑杆套筒中，另一端依次贯通设有两个圆孔，所述肘撑夹设于所述钢混臂杆的两个矩形杆之间，并在圆孔处通过螺栓螺杆铰接。

8.根据权利要求7所述的具有损伤时序的震后可维护海上风电结构转接段，其特征在于，所述第二自复位耗能装置一端通过第三连杆铰接于所述上转接筒，另一端通过所述第四连杆铰接于所述钢混臂杆，所述第四连杆夹设于所述钢混臂杆的两个矩形杆之间，并在圆孔处通过螺栓螺杆铰接。

9.根据权利要求3所述的具有损伤时序的震后可维护海上风电结构转接段，其特征在于，所述骨端板和所述第一连接板均通过螺栓螺母配合连接于所述第一三角形铰支座；所述第二连接板通过螺栓螺母配合连接于所述第二三角形铰支座。

10.一种具有损伤时序的震后可维护海上风电结构转接段的应用，其特征在于，将权利要求1-9任意一项所述的具有损伤时序的震后可维护海上风电结构转接段应用于风电结构中。

技术总结本申请公开了一种具有损伤时序的震后可维护海上风电结构转接段及应用，属于风电结构抗震技术领域。该转接段包括连接于风电结构的风电塔筒和风电桩基之间的转接筒、一端连接于风电塔筒另一端连接转接筒的耗能支撑力臂和套设于转接筒上的耗能壳体。本申请相较于现有技术来说，能够实现风电结构在地震作用下的损伤可控可调，并提高结构的抗震耗能能力，提高结构的防灾韧性；转接段在日常运行中以及小震作用下，仅粘弹性材料发挥作用，减少风、浪、地震对结构造成的动力响应，以保证风电结构不发生破坏；中震、大震以及极端环境作用下自复位耗能装置发生破坏，粘滞链条阻尼器与混合耗能阻尼器的主杆能提供临时抗力，为震后救援与维护争取时间。技术研发人员：柯珂,滕明鸿,周绪红,龚颖,王宇航,谢吴华受保护的技术使用者：重庆大学技术研发日：技术公布日：2024/6/20