[发明专利]一种荷载基础及其设计方法

说明书

本发明公开了一种荷载基础及其设计方法，所述荷载基础包括中心桩、外圈桩、地基臂梁和地基圈梁，所述中心桩设置在中心位置，所述外圈桩围绕中心桩呈环形布置，所述地基臂梁一端与中心桩连接，另一端与外圈桩连接，所述地基圈梁的两端均与外圈桩、地基臂梁连接。本发明解决了现有大型基础工程尺寸大、造价高的问题，同时，本发明所述荷载基础能够满足各种设施包括风机设施对基础工程的技术要求，且使用时不受特殊环境条件的影响。

技术领域

本发明涉及大型工程设施建设技术领域，具体涉及一种荷载基础及其设计方法。

背景技术

风电工程或者其他大型工程设施需要修建大型基础工程，这些基础往往承受巨大的压缩荷载、拨出荷载、弯矩和疲劳荷载，而且这些荷载具有循环荷载性质，并根据工程项目的性质不同会有不同的技术要求，如承载力，沉降，刚度，顶端横向位移，疲劳强度等等。

这些基础工程要么是需要技术难度大的基础类型，要么使得基础的尺寸巨大，这不仅影响了基础工程的造价，更对整个工程产生了巨大影响。

一些目前存在的基础要么采用重力基础(扩展基础)，要么采用承台下安装桩或者锚杆的基础形式，工程造价昂贵。举例说明，目前，一个大型风机重力基础在软弱土质中的工程造价会达到100-150 万人民币(一个风力发电厂会有50-200个这样的基础)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种荷载基础，解决现有大型基础工程尺寸大、造价高的问题，同时，本发明所述荷载基础能够满足各种设施包括风机设施对基础工程的技术要求，且使用时不受特殊环境条件的影响。

此外，本发明还提供上述荷载基础的设计方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种荷载基础，包括中心桩、外圈桩、地基臂梁和地基圈梁，所述中心桩设置在中心位置，所述外圈桩围绕中心桩呈环形布置，所述地基臂梁一端与中心桩连接，另一端与外圈桩连接，所述地基圈梁的两端均与外圈桩、地基臂梁连接。

现有的大型基础尺寸巨大，造价过高。比如，一个大型风机重力基础在在软弱土质中的目前工程造价会达到100-150万人民币(一个风力发电厂会有50-200个这样的基础)。承台下安装桩或者锚杆基础造价相比重力基础有所改进，但仍然过于高。特殊条件下，如地下水较高，会使得有关基础造价更高，且为施工带来不便。

本发明所述荷载基础的4个基础部件中心桩、外圈桩、地基臂梁和地基圈梁的尺寸和个数可以改变，甚至取消某部件，即所述外圈桩、地基臂梁和地基圈梁的数量可以一致或是不一致，例如：当外圈桩和地基臂梁的数量一致且大于地基圈梁数量时，所述外圈桩和地基臂梁一一对应设置，当地基圈梁和外圈桩一一对应设置其数量大于地基臂梁是，所述地基圈梁和外圈桩一一对应设置，所述地基圈梁的两端均与外圈桩刚性连接，所述地基圈梁围成环形结构，所述地基臂梁间隔设置，当地基臂梁和地基圈梁数量一致且大于外圈桩时，地基臂梁和地基圈梁一一对应刚性设置，所述外圈桩间隔与地基臂梁刚性连接；也取消地基臂梁或地基圈梁。

优选地，所述外圈桩、地基臂梁和地基圈梁的数量一致，在中心设置一个中心桩；地基臂梁分别和中心桩以及外圈桩刚性连接。

本发明所述荷载基础仿大树树根体系，其中，所述中心桩为仿大树主根，所述外圈桩为仿大树侧根，所述地基臂梁为仿大树径向生长树根，所述地基圈梁为仿大树横向生长树根。

在本发明中，所述中心桩、外圈桩用于抵抗基础的竖向荷载、横向荷载以及弯矩荷载(附图3荷载基础上部箭头所示)；所述地基臂梁能够增加外圈桩抵抗弯矩荷载的能力，所述地基圈梁能够提高整个荷载基础的刚度并进一步提高系统抵抗横向变形和转动的能力。本发明利用整个荷载基础抵抗外部荷载作用下基础的竖向变形、横向变形和转动变形。

本发明不受任何地下水、岩土工程条件影响，和现有基础比能减低造价30％左右。