[发明专利]海上风电桩基的防冲刷结构

说明书

本发明公开了一种海上风电桩基的防冲刷结构，包括单桩和防护件，所述防护件套设于单桩，所述单桩设有限位层，所述防护件固定于限位层，所述防护件为圆锥形，所述防护件与单桩之间设有楔形块，所述防护件与楔形块接触处设有耐磨层。本发明提供一种海上风电桩基的防冲刷结构，使桩周土体免受水流的冲刷，增强了防护效果，能够可以有效的阻挡涡流的前进，降低涡流的能量，起到保护桩基的作用。

技术领域

本发明涉及海上风机技术领域，具体涉及一种海上风电桩基的防冲刷结构。

背景技术

风能是可再生清洁能源，海上风电对风能利用率高且对人类生产、生活的影响小，适合沿海城市建设和发展。然而海上风电场处于风、波浪、潮流等动力共同作用的海洋环境，风机基础周围发生局部冲刷，冲刷坑的形成降低了海上风机的稳定性，严重的可致失稳、倒塌，造成重大损失。风机基础除了承受自身的荷载，还受到风机叶片转动产生的侧向压力，稳定性要求高，因此，研究海上风电桩基局部冲刷具有重要的工程应用价值。

随着近海及河口地区的码头栈桥和跨江、跨海大桥的建设，对于潮流作用下的桩基冲刷越加重视。潮流作用下的冲刷相对恒定流具有一定的差异性。波浪作用下的圆柱周围局部冲刷，周围水流中的漩涡随着KC数变化，产生不同的冲淤形态。

波浪作用下，风电桩基局部最大冲刷深度随波数的增加而增大。桩基迎浪侧反射波与前进波叠加后形成波能更大的驻波，造成桩基前侧半圆形区域冲刷，两侧为波浪散射冲淤过渡区，背侧则为波浪掩护轻微淤积区，形成回转流。

风电场所所处海域位置受到潮汐水流的作用，桩基周围发生冲刷，冲刷坑形态呈椭圆形，桩基前后两侧冲刷范围小，冲刷深度大，左右两侧冲刷范围大，冲刷深度小，形成马蹄涡流。

波浪与潮流共同作用时，桩基受到波流共同作用，冲刷深度和范围比单纯水流和波浪作用的叠加效果更大，波浪作用使桩基周围泥沙往复振荡，运动的泥沙颗粒随着水流发生位置变化，从而形成冲刷坑。

海上风电桩基基础是支撑整个海上风力机的关键所在，造价约为在整个海上风力发电装置的14％左右，而海上风力发电机发生的事故多为桩基基础不稳造成的。由于波浪和潮流的作用，海上风电桩基基础周围的泥沙将会发生冲刷并形成冲坑，冲刷坑将会对桩基基础的稳定性产生影响。此外，在海床表面附近夹杂着泥沙的水流不断冲刷着桩基基础，腐蚀破坏桩基基础表面，严重时会造成海上风力机机组的坍塌。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种海上风电桩基的防冲刷结构，使桩周土体免受水流的冲刷，增强了防护效果，能够可以有效的阻挡涡流的前进，降低涡流的能量，起到保护桩基的作用。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种海上风电桩基的防冲刷结构，包括单桩和防护件，所述防护件套设于单桩，所述单桩设有限位层，所述防护件固定于限位层，所述防护件为圆锥形，所述防护件与单桩之间设有楔形块，所述防护件与楔形块接触处设有耐磨层。

作为上述技术方案的进一步改进为：

上述方案中，优选地，所述限位层为限位块或限位环，所述限位层与单桩固定连接。

上述方案中，优选地，所述防护件设有多个防护筒，所有防护筒固定连接围城圆锥形，每个所述防护筒设有多个分流孔，相邻防护筒的分流孔错位布设。

上述方案中，优选地，所述单桩位于限位层以下的部分为锥形。

上述方案中，优选地，所述耐磨层按质量百分比计包括以下组分：

上述方案中，优选地，所述耐磨层设有两层，两层所述耐磨层之间设有过渡层。

上述方案中，优选地，所述过渡层按质量百分比计包括以下组分：