[实用新型]一种具有负压筒的海上风电桁架单桩基础结构有效

专利信息
申请号: 201220305601.X 申请日: 2012-06-25
公开(公告)号: CN202689022U 公开(公告)日: 2013-01-23
发明(设计)人: 王滨;孙杏建;徐建强;周永;李炜;朱彬彬 申请(专利权)人: 中国水电顾问集团华东勘测设计研究院
主分类号: E02D27/42 分类号: E02D27/42;E02D27/52;E02D27/12
代理公司: 杭州九洲专利事务所有限公司 33101 代理人: 韩小燕
地址: 310014 浙*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 一种 具有 负压筒 海上 桁架 桩基础 结构
【说明书】:

技术领域

本实用新型涉及一种具有负压筒的海上风电桁架单桩基础结构。适用于海上风力发电行业,特别是表层具有深厚淤泥质土的海床环境。

背景技术

单桩基础通常由单根大直径钢管构成,下部深入土中,提供承载力;中部浸于水中承受波浪、海流、潮汐、海生物生长等长期海洋环境作用;上部通过连接段与风力发电机塔筒相连。作为结构最为简单的一种海上风机基础型式,单桩基础是欧洲海上风电场的主导基础结构型式。

负压筒基础为顶端封闭、下端敞开的倒置筒状或到杯状结构,由三部分构成,下部筒体结构深入土中,与土体共同工作提供承载力;上下部过渡段结构浸没于水中承受波浪、海流、潮汐、海生物生长等长期海洋环境作用;上部与风力发电机塔筒相连。负压筒基础通常为钢制或混凝土制。由于成本低,海上施工速度快,可回收重复利用等特点,负压筒基础成为近二十年来应用于海洋工程的具有较好发展前景的基础形式。对于海上风电结构,负压筒基础目前已处于广泛研究和示范项目阶段,前景极为广阔。

海上风电结构主要承受风机运行荷载和风、浪、流等海况荷载作用,在设计中需要重点考虑基础的竖向和水平承载性能,海床表层土质对基础的水平承载性能有决定性的影响。特别是对于表层具有深厚淤泥质土的海床环境,如杭州湾海床的淤泥质土层深达40~60m,不宜单独采用负压筒基础;如果采用单桩基础,受工艺和施工技术的影响,桩径增大有限,主要是增加桩长以提供竖向和水平承载力,材料成本和施工成本将大幅度提高,且桩身水平位移不宜控制。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是:针对上述存在的问题,提供一种具有负压筒的海上风电桁架单桩基础结构,将海洋工程传统基础与新型基础结合,旨在通过充分利用近海床表层土体的性能,改善风机基础的竖向和水平承载性能,提高基础承载力,降低桩身的位移和弯矩,减小桩径和桩长,降低材料成本与施工成本。

本实用新型所采用的技术方案是:一种具有负压筒的海上风电桁架单桩基础结构,包括沉桩施工于海床上的钢管式单桩,其特征在于:所述单桩上套设复合结构,该复合结构包括桩套管、圈梁、桁架结构和负压筒结构,其中桩套管套于单桩上,该桩套管通过同轴布置的圈梁连接桁架结构,桁架结构呈放射状布置,所述桁架结构末端接有负压筒结构。

所述桁架结构包括三根连接桩套管与负压筒结构的弦管,各弦管间由撑管相互连接。

所述桁架结构的三根弦管末端均焊接于负压筒结构的侧裙顶部,三焊接点呈等边三角形布置。

所述桩套管与单桩之间通过灌浆连接固定。

所述负压筒结构顶板与冲刷后的海床表面齐平。

所述负压筒结构的外径大于单桩的外径,侧裙高度为外径的倍。

所述桩套管底部到海床表面的距离等于或略大于负压筒结构与单桩之间的净距,并且大于水深。

所述撑管之间夹角θ为60°。

本实用新型的有益效果是:本实用新型将海上风机基础的单桩结构与负压筒结构结合,具有以下优点:1)负压筒结构可增强单桩基础结构近海床表面段的基础刚度;2)负压筒结构的顶板和土体有较大的接触面,竖向力可有效传入土中,故该结构可提高基础的竖向承载力;3)负压筒结构的侧裙大大增加了与土体的接触面积,可充分发挥近海床表面浅层桩前土抗力,增强基础结构的水平承载性能,显著降低单桩桩身位移及弯矩;4)在负压筒结构下沉时的负压作用下,近海床表层土体将逐渐紧固,也可提高基础承载能力,同时土体紧固增加了基础的抗浮力;5)达到与普通单桩同等的竖向与水平承载性能时,单桩的桩长、桩径、壁厚等可得以减小,可显著降低材料成本,特别是在海床表层具有深厚淤泥质土的情况下;6)桩长、桩径等减小后,可显著降低沉桩的施工成本,且本实用新型也充分发挥了负压筒基础易于施工的特点,负压筒、桁架和桩套管复合结构可通过浮托法运输;7)桩套管与单桩结构之间的灌浆连接为水上灌浆,可有效控制施工质量,降低施工难度,减少材料和施工成本;8)基础施工完成后,负压筒结构位于海床泥面以下,风机塔筒与单桩基础结构相连,与传统的风机基础结构一样,不会对安装上部结构等后续施工产生影响。

附图说明

图1为本实用新型的立面图。

图2为本实用新型的俯视图。

图3为图2中A部的放大图。

具体实施方式

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