[实用新型]一种单桩锚固的海上风电基础结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种单桩锚固的海上风电基础结构。

背景技术

风能作为绿色清洁可再生能源已受到各国能源开发者的青睐，在海上风电场的建设中，基础结构是重中之重。海上环境复杂多变，基础结构的安全性、经济性与适应性是制约海上风电开发的关键因素。

海上风电基础结构型式多种多样，包括多桩导管架、单桩、三脚架基础、重力式基础、筒形基础以及漂浮式基础等。目前采用最广泛的基础型式是单桩基础，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等长期循环作用；上部通过连接段与风机塔筒相连。单桩基础主要承受风浪流等水平荷载作用，在设计中需要重点考虑其水平承载性能，由于其整体刚度相对较小，桩身位移往往较大，且在波浪、风荷载作用下的结构动力响应较大，容易产生疲劳损伤甚至失效。随着海上风电规模化的开发，风力机组单机容量越来越大，桩的直径和壁厚将会显著增加，既增加了成本，也增加了施工难度。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种结构新颖的单桩锚固的海上风电基础结构，有效增强结构抵抗弯矩的能力和承载能力，提高经济效益。

本实用新型采用以下方案实现：一种单桩锚固的海上风电基础结构，包括下端嵌入海床中上端位于海平面之上的钢管单桩，所述钢管单桩上端安装有风机塔筒，所述钢管单桩周部设置有嵌固于海床岩体中的锚固件，锚固件的锚头固定于钢管单桩上。

进一步的，所述锚固件为锚杆或锚索，锚固件的锚头焊接固定于钢管单桩上或者通过钢管单桩内部的锚具进行固定。

进一步的，所述钢管单桩外周壁设置有可供锚固件锚头穿过的穿孔。

进一步的，所述锚固件与钢管单桩之间的夹角为0°~90°。

进一步的，所述锚固件沿钢管单桩轴向层级分布，并且每层设置至少两个锚固件。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型单桩锚固的海上风电基础结构对单桩进行锚固，在钢管单桩受到外力作用时，锚固件将外力传递到周边的岩体之中，增强结构抵抗弯矩的能力，减小桩身位移，提高基桩的水平承载性能，提高桩身整体稳定性，降低基桩在动荷载作用下的动力响应，从而到达有效减少钢管单桩直径、厚度及长度的目的，可降低工程造价，提高结构安全性，且具有较大的经济效益。

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例1构造示意图；

图2是本实用新型实施例2构造示意图；

图中标号说明：1- 钢管单桩、2-锚固件、3-法兰盘；4-风机塔筒、5-锚具。

具体实施方式

如图1示出本实用新型实施例1，一种单桩锚固的海上风电基础结构，包括下端嵌入海床中上端位于海平面之上的钢管单桩1，所述钢管单桩1上端经法兰盘安装有风机塔筒4，所述钢管单桩1周部设置有嵌固于海床岩体中的锚固件2，锚固件2的锚头固定于钢管单桩上。

本实用新型对单桩进行锚固，将锚固件的一端固定于岩体中，另一端与钢管单桩锚结，在钢管单桩受到外力作用时，锚固件通过注浆体与土体之间的侧摩阻力将外力传递到周边的岩体之中，增强结构抵抗弯矩的能力，减小桩身位移，提高基桩的水平承载性能，提高桩身整体稳定性，降低基桩在动荷载作用下的动力响应，从而到达有效减少钢管单桩直径、厚度及长度的目的，可降低工程造价，提高结构安全性，且具有较大的经济效益。

在本实施例中，所述锚固件2为锚杆或锚索，锚固件2的锚头焊接固定于钢管单桩上或者通过钢管单桩内部的锚具5进行固定，锚固件的材料采用钢材，但不限于此，也可以使用碳纤维、玻璃钢等抗拉强度强的材料。

在本市实施中，所述钢管单桩1外周壁设置有可供锚固件2锚头穿过的穿孔。

在本实施例中，所述锚固件与钢管单桩之间的夹角为0°~90°且不为0°。

在本实施例中，所述锚固件沿钢管单桩轴向层级分布，层数至少两层并且每层设置至少两个锚固件。

该单桩锚固的海上风电基础结构具体施工过程：首先预制带穿孔的钢管单桩；然后将预制好的钢管单桩打入海床中至指定的深度；再清理钢管单桩内土体到一定深度；接着进行锚孔的定位并钻孔；然后将锚杆或锚索组装安放直锚孔中并注浆；最后进行锚头的锚固。