本发明涉及海上风电领域，特别涉及一种海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础及施工方法。
背景技术：
1、漂浮式风电基础结构由于其适应深海环境、安装简便、对海床条件要求低等优势，逐渐受到研究和应用的重视。然而，钢结构和混凝土结构各有其局限性。传统的漂浮式风电基础结构主要采用钢材，钢结构虽然具有高强度和易加工的优点，但在海洋环境中存在易腐蚀、结点疲劳、造价高、维护成本高且使用寿命有限等方面的问题。混凝土结构成本较低，且具有优异的抗腐蚀和抗冻融性能，适合长期暴露在海洋环境中，但其抗拉性能较弱，在系泊缆等动态拉力作用下容易产生裂缝、发生脆性断裂，影响结构的耐久性和安全性。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术中材料属性所存在的不足，提供一种海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础及施工方法。
2、在第一方面，本发明提供一种海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础，包括混凝土浮箱；
3、所述混凝土浮箱由三个水平浮箱翼和一个浮箱中心块组装而成，三个所述水平浮箱翼沿着所述浮箱中心块中心对称设置；
4、所述浮箱中心块中心对称设有3个连接构件组，每个所述连接构件组设置在相邻两个所述水平浮箱翼之间，每个所述连接构件组均包括间隔设置的若干个连接构件，所述连接构件为钢结构，每个所述连接构件均包括间隔设置的两块弧形钢板，连接两块所述弧形钢板的连接板，以及设置于弧形钢板之间的两块锚碇钢板，两块所述锚碇钢板分别设有第一锚固孔；
5、所述水平浮箱翼远离所述浮箱中心块的一端设置有系泊模块，所述系泊模块为箱体结构，所述系泊模块包括第一钢板和第二钢板，所述第一钢板设有第二锚固孔，所述第二钢板设置有导缆孔，所述导缆孔用于连接系泊缆；
6、所述水平浮箱翼的预应力筋的两端分别锚固连接于所述第一锚固孔、所述第二锚固孔。
7、优选地，所述弧形钢板的弯折角度为120度。
8、优选地，两块所述弧形钢板之间还设有若干个加强肋板，所述弧形钢板表面设置有剪力钉。
9、优选地，所述第一锚固孔、所述第二锚固孔共线设置。
10、优选地，所述第二钢板为所述系泊模块的侧板，所述第二钢板为弧形板。
11、优选地，所述连接构件为钢结构，所述连接构件预埋于所述浮箱中心块，或，所述浮箱中心块预留所述连接构件的安装孔位。
12、优选地，每个所述水平浮箱翼均包括若干个浮箱模块，所述系泊模块、所述浮箱模块、所述中心模块之间通过所述预应力筋连接。
13、优选地，所述浮箱中心块由若干个中心模块组装而成。
14、优选地，相邻两个所述浮箱模块连接处设置有密封装置，所述浮箱模块、所述系泊模块连接处设置有密封装置，所述浮箱模块、所述中心模块连接处设置有密封装置。
15、优选地，所述基础还包括混凝土立柱，所述混凝土立柱包括三个外立柱和中心立柱，三个所述外立柱分别固定在所述水平浮箱翼远离所述浮箱中心块的一端，所述中心立柱固定于所述浮箱中心块的中部。
16、优选地，每个所述外立柱分别由若干个模块单元装配而成。
17、优选地，每个所述外立柱分别通过预应力筋与所述系泊模块锚固连接。
18、在第二方面，本发明提供一种海上漂浮式风电，包括任一所述的海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础。
19、在第三方面，本发明提供一种海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础的施工方法，用于施工任一所述的海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础，包括以下步骤：
20、s1：预制所述系泊模块和若干个所述浮箱模块，在所述浮箱模块中预留预应力筋孔道；
21、预制所述浮箱中心块，将所述连接构件组预埋于所述浮箱中心块内，且所述连接构件的两块锚碇钢板外露于所述浮箱中心块；
22、s2：将所述系泊模块、所述浮箱中心块和若干个所述浮箱模块运输至拼装位置；
23、s3：将所述预应力筋穿过所述浮箱模块的预应力筋孔道，将所述预应力筋的一端与所述锚碇钢板的第一锚固孔锚固连接，将所述连接构件的两端分别伸入相邻两个所述浮箱模块的扩宽孔道内并进行密封连接；
24、将所述预应力筋的另一端与所述系泊模块的第二锚固孔锚固，并进行预应力张拉和孔道灌浆；
25、s4：将所述系泊缆连接于所述导缆孔。
26、在第四方面，本发明提供一种海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础的施工方法，用于施工任一所述的海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础，包括以下步骤：
27、s1：预制所述系泊模块和若干个所述浮箱模块，在所述浮箱模块中预留预应力筋孔道；
28、预制若干个中心模块，每个所述中心模块预留连接件安装孔位；
29、s2：将所述系泊模块、所述浮箱中心块和若干个所述浮箱模块运输至拼装位置；
30、s3：将所述连接构件组插入所述连接件安装孔位，将所述预应力筋穿过所述浮箱模块的预应力筋孔道，将所述预应力筋的一端与所述锚碇钢板的第一锚固孔锚固并进行密封连接，
31、将所述预应力筋的另一端与所述系泊模块的第二锚固孔锚固，并进行预应力张拉和孔道灌浆；
32、s4：将所述系泊缆连接于所述导缆孔。
33、在第五方面，本发明提供一种海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础的施工方法，用于施工任一所述的海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础，包括以下步骤：
34、s1：预制所述系泊模块、若干个所述浮箱模块，在所述浮箱模块中预留预应力钢筋孔道；
35、s2：将所述系泊模块和若干个所述浮箱模块运输至拼装位置；在浮箱中心块区域内进行模板支设，将所述连接构件组预埋于所述模板；
36、s3：将预应力筋穿过所述预应力钢筋孔道，将所述预应力筋的一端与所述系泊模块的第二锚固孔锚固；将所述预应力筋的一端与所述锚碇钢板的第一锚固孔锚固；
37、s3：浇筑所述浮箱中心块并进行预应力张拉和孔道灌浆；
38、s4：将所述系泊缆连接于所述导缆孔。
39、与现有技术相比，本发明的有益效果：
40、1.本发明提出了基于预应力钢筋和弧形钢板的海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础，充分发挥预应力钢筋的抗拉特点，通过弧形钢板将系泊系统和预应力钢筋连成一个整体受拉体系，有效提高混凝土结构的抗拉强度和抗裂性能。弧形钢板的设计分散了应力，减少了应力集中现象，增强了结构的抗疲劳性能，从而克服了混凝土在动态荷载下易开裂的缺点。这种设计不仅优化了结构的受力状态，提高了整体强度和耐久性，还简化了施工和维护过程，具有显著的工程应用价值和推广前景
41、2.本发明通过设置连接构件和系泊模块，能够方便实现水平浮箱翼、浮箱中心块、系泊系统的连接，且能够将系泊系统和预应力钢筋形成一个受拉体系，结合混凝土的高抗压性能和钢材的高抗拉性能，可以形成一种综合优势的结构体系。混凝土浮箱基础作为主体结构提供抗压和刚度，系泊模块钢结构组件提供抗拉和延性。进一步，预应力筋和钢结构组件可以将拉应力从混凝土主体中转移出来，使混凝土主要承受压应力，从而更有效地利用材料的特性，提升整体结构的受力性能。
42、3.本发明通过设置连接构件，确保弧形钢板与混凝土的紧密结合，增强结构的整体刚度。通过施加预应力，提高了混凝土的抗裂性能和承载能力，确保结构在动态荷载下的长期稳定性。预应力钢筋通过连接构件的锚固孔锚固于锚碇钢板上，确保预应力的有效传递和结构的整体稳定性。
43、4.本发明通过设置箱型的系泊模块，具有较高的抗弯和抗扭性能，可以增大结构刚度，能够方便实现预应力钢筋和系泊系统的转换连接。
1.一种海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础，其特征在于，包括混凝土浮箱；
2.根据权利要求1所述的海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础，其特征在于，所述弧形钢板(71)的弯折角度为120度。
3.根据权利要求1所述的海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础，其特征在于，两块所述弧形钢板(71)之间还设有若干个加强肋板(73)，所述弧形钢板(71)表面设置有剪力钉(75)。
4.根据权利要求1所述的海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础，其特征在于，所述第一锚固孔(76)、所述第二锚固孔(84)共线设置。
5.根据权利要求1所述的海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础，其特征在于，所述第二钢板(82)为所述系泊模块(8)的侧板，所述第二钢板(82)为弧形板。
6.根据权利要求1所述的海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础，其特征在于，所述连接构件(7)预埋于所述浮箱中心块(3)，或，所述浮箱中心块(3)预留连接件安装孔位。
7.根据权利要求1-6任一所述的海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础，其特征在于，每个所述水平浮箱翼(2)均包括若干个浮箱模块(21)，所述系泊模块(8)、所述浮箱模块(21)、所述中心模块(31)之间通过所述预应力筋(9)连接。
8.根据权利要求7所述的海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础，其特征在于，所述浮箱中心块(3)由若干个中心模块(31)组装而成。
9.根据权利要求7所述的海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础，其特征在于，相邻两个所述浮箱模块(21)连接处设置有密封装置(11)，所述浮箱模块(21)、所述系泊模块(8)连接处设置有密封装置(11)，所述浮箱模块(21)、所述中心模块(31)连接处设置有密封装置(11)。
10.根据权利要求7所述的海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础，其特征在于，还包括混凝土立柱，所述混凝土立柱包括三个外立柱(5)和中心立柱(4)，三个所述外立柱(5)分别固定在所述水平浮箱翼(2)远离所述浮箱中心块(3)的一端，所述中心立柱(4)固定于所述浮箱中心块(3)的中部。
11.根据权利要求10所述的海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础，其特征在于，每个所述外立柱(5)分别由若干个模块单元装配而成。
12.根据权利要求10所述的海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础，其特征在于，每个所述外立柱(5)分别通过预应力筋(9)与所述系泊模块(8)锚固连接。
13.一种海上漂浮式风电，其特征在于，包括如权利要求1-12任一所述的海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础。
14.一种海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础的施工方法，其特征在于，用于施工如权利要求7-12任一所述的海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础，包括以下步骤：
15.一种海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础的施工方法，其特征在于，用于施工如权利要求7-12任一所述的海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础，包括以下步骤：
16.一种海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础的施工方法，其特征在于，用于施工如权利要求7-12任一所述的海上漂浮式风电混凝土与钢结构组合体系基础，包括以下步骤：
