[实用新型]一种海上风电单桩复合带翼重力式基础

说明书

本实用新型公开了一种海上风电单桩复合带翼重力式基础，该装置包括重力式基础和单桩；所述重力式基础包括盘架、护筒、支撑肋板、填充材料和翼板，所述盘架包括底板和外环，所述底板的边缘与外环底部固定连接，所述底板中心处形成有圆孔；所述护筒贯穿设置于所述盘架底板的圆孔处，所述护筒位于底板上方的筒壁与外环之间呈射状等间距设置支撑肋板，在由支撑肋板分隔的盘架内部区域内设置填充材料，所述护筒位于底板下方的筒壁辐呈射状等间距设置翼板；所述单桩贯穿设置于所述重力式基础的中心处，所述单桩与所述护筒之间通过高强灌浆材料连接固定。本实用新型通过高强灌浆材料将单桩和底部带有翼板的重力式基础连为一体，增强了结构的整体刚度，具有较强的竖向承载力、水平承载力、抗倾覆承载力和抗扭转能力，能够有效减少复杂海洋环境条件下对于单桩基础的长度和壁厚的要求。

技术领域

本实用新型属于海上风电基础结构领域，具体来说涉及一种海上风电单桩复合带翼重力式基础。

背景技术

海上风电作为一种清洁绿色的能源越来越受到人们的关注，自1991年世界第一座海上风电场在丹麦建成以来，海上风能的开发利用已成为专家学者研究关注的热点。制约海上风力发电最重要的一个因素是基础形式的建造。海上风机结构要承受来自风、浪、流荷载产生的水平荷载和弯矩荷载及循环荷载的作用，故对于风机基础的设计要着重考虑各种复杂作用下的基础结构稳定性。

目前应用最广的是单桩基础，其结构简单、承载机理研究相对成熟，因此得到了广泛的使用。但随着海上风电规模化的发展，风电场由近海向外海推进，在深水海域采用单桩时，不仅需要增加钢管桩的直径和长度，还会在打桩过程中产生高昂的安装费用，无疑大幅增加了成本。同时单桩基础抵抗水平荷载和弯矩荷载的能力相对较弱，泥面处在遭受长期的循环水平荷载时易发生较大位移，进而导致桩头位移过大，发生失稳破坏，在弯矩荷载作用下，也易发生倾覆破坏。

重力式基础是一种依靠自重使风机保持在垂直位置的基础，制造工艺简单，主要材料为混凝土，无需大量钢材，因此在建造成本上相比单桩等基础具有明显的优势，安装过程也较为简单，具有工期和成本上的优势。主要结构通常为重力式圆盘，具有较好的抗倾覆及抵抗滑动的能力，但重力式基础对于天然地基的要求较为严格，不适用于软土地基，在海水冲刷的影响下，易造成底部滑动，进而影响其受力性能。

针对上述海上风电基础受力问题，现有工程中针对单一基础来说，常增大单桩的直径和长度来抵抗较大的水平和弯矩荷载，由此也会增大单桩基础的用钢量，同时增加打桩成本。而对于重力式基础来说，通常增大圆盘直径和圆盘质量来增加抗滑力和抗倾覆能力，进而扩大了基础的适用范围，但这也同时增加了基础的成本，增大了海上运输安装的费用。风电基础在长期工作中，不仅遭受风浪流等循环荷载产生的水平和弯矩荷载，同时会承受因非共面荷载产生的扭矩，当风电基础的尺寸较大时，其承受扭矩荷载发生扭转破坏的可能性加大，目前针对此受力破坏形式，在基础结构研究方面尚未得到合理的解决。

因此，为应对海上风电越来越高的承载能力要求，提高海上风电基础的水平、弯矩承载力、抗倾覆能力及解决现有基础抗扭转设计不足的问题，本实用新型提出一种带有翼板的重力式基础和单桩基础组合的结构形式。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种海上风电单桩复合带翼重力式基础。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种海上风电单桩复合带翼重力式基础，包括重力式基础和单桩；

所述重力式基础包括盘架、护筒、支撑肋板、填充材料和翼板，所述盘架包括底板和外环，所述底板的边缘与外环底部固定连接，所述底板中心处形成有圆孔；所述护筒贯穿设置于所述盘架底板的圆孔处，所述护筒位于底板上方的筒壁与外环之间呈射状等间距设置支撑肋板，在由支撑肋板分隔的盘架内部区域内设置填充材料，所述护筒位于底板下方的筒壁辐呈射状等间距设置翼板；

所述单桩贯穿设置于所述重力式基础的中心处，所述单桩与所述护筒之间通过高强灌浆材料连接固定。