[实用新型]一种后装配式抗冰型钢海上风电单桩基础结构

说明书

本实用新型属于海上风电工程技术领域的一种后装配式抗冰型钢海上风电单桩基础结构。技术方案为：多个下压式抗冰构件环向均匀间隔布置在集成式套笼的圈梁上，形成离散的倒锥体破冰结构；带有下压式抗冰构件的集成式套笼安装在已经打入海床的单桩基础上，单个下压式抗冰构件包括上支撑钢管、下支撑钢管和下压式连接构件；上支撑钢管的长度大于下支撑钢管，上支撑钢管和下支撑钢管的一端分别固定在圈梁上，下压式连接构件的两端分别与上支撑钢管和下支撑钢管的悬挑端连接。本实用新型充分利用海上风电单桩基础结构现有的集成式套笼，在保证海上风电单桩基础抗冰消浪效果的同时，实现后装配式抗冰结构简便高效的安装。

技术领域

本实用新型涉及海上风电工程技术领域，尤其涉及一种抗冰型钢海上风电单桩基础结构。

背景技术

随着我国海上风力发电技术的发展，在海上风电场建设中，单桩基础应用越来越广泛，但对于寒区中的单桩风机基础兼具面临强风和强冰两大挑战：环境因素的分布具有很大的关联性，基础往往会面临着强风与强冰的共同作用，这对结构的抗倾覆能力提出了更高的要求。众所周知，风电结构作为一种高耸柔性结构，强冰作用下冰激振动对高耸柔性结构的影响应给予更加充分的考虑。

一般情况下，可在潮差范围内设计安装抗冰锥体结构以减小冰压力、削弱冰激振动对风机的影响，但是抗冰锥体结构由于其外直径较大，往往会导致非冰期波浪载荷的增加。由于天然海冰的挤压强度远大于其弯曲强度,若将抗冰构件设置成下压式，使得冰排在结构前挤压破坏模式转变为弯曲破坏，将能有效抑制动冰载荷。

目前常用的抗冰方法主要分为主动破冰和被动破冰两大类。破冰船破冰、冲冰融冰为主动破冰；导管架抗冰锥、沉箱平台、移动破冰锥属于被动破冰。若能将多种破冰方式有效结合，可进一步保证抗冰效果。

对于外加抗冰结构的施工，目前海洋工程行业通常将抗冰构件先安装在导管架桩腿上，随导管架结构一起放入水中，这种做法即为“先装法”施工，对于海上风电单桩基础来说,尤其是无过渡段单桩基础,抗冰构件如果采用“先装法”施工,在单桩基础沉桩施工时巨大的激振力反复作用于单桩结构,抗冰构件与桩体连接部位反复承受桩锤锤击作用,抗冰构件易与桩体连接部位出现损伤，甚至发生脱开,造成抗冰构件破坏。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种后装配式抗冰型钢海上风电单桩基础结构。本实用新型充分利用海上风电单桩基础结构现有的集成式套笼，在保证海上风电单桩基础抗冰消浪效果的同时，实现后装配式抗冰结构简便高效的安装。

本实用新型的技术方案为：一种后装配式抗冰型钢海上风电单桩基础结构包括已打入海床的单桩基础，多个下压式抗冰构件环向均匀间隔布置在集成式套笼的圈梁上，形成离散的倒锥体破冰结构；带有下压式抗冰构件的集成式套笼安装在单桩基础上，单个下压式抗冰构件包括上支撑钢管、下支撑钢管和下压式连接构件；上支撑钢管的长度大于下支撑钢管，上支撑钢管和下支撑钢管的一端分别固定在圈梁上，下压式连接构件的两端分别与上支撑钢管和下支撑钢管的悬挑端连接。

基于上述技术特征：下压式连接构件与水平面的夹角为50°至70°。

基于上述技术特征：下压式连接构件为条状的钢板或型钢。

基于上述技术特征：下压式抗冰构件沿集成式套笼上下设置为单层或双层。

基于上述技术特征：上支撑钢管内埋设电缆线，下压式连接构件内设置电热丝，电缆线、电热丝及供电电源组成热融冰装置。

本实用新型的有益效果是：

1.下压式抗冰构件，可按图纸进行标准化生产，构造简单，拼接方便，造价低廉。

2.以一定间隔布置的下压式抗冰构件组成离散的倒锥体破冰结构，与传统的实表面抗冰锥结构相比，重量较轻，且减小了抗冰结构的水线面面积，在保证良好抗冰效果的同时，有效抑制了非冰期波浪力的大幅增加。