[發明專利]一種筒形基礎與單樁的連接構件

有效

• 申請號: 201310166815.2
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN103243734A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 王海軍;孫凌凱;練繼建
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E02D27/42
• 分類號: E02D27/42;E02D27/52;E02D27/12;E02D29/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發明涉及海上風電復合單樁基礎系統，更加具體地說，涉及海上風電復合單樁基礎中筒形基礎與單樁的一種連接構件，通過弧形點接觸的方式，實現復合筒形基礎與單樁之間主要傳遞水平力，減小彎矩的傳遞。

背景技術

海上風電基礎類型主要有樁式基礎、重力式基礎、沉箱式基礎和漂浮式基礎四種。目前應用最多的是傳統的樁基礎，該基礎制造簡單，無需做任何海床準備，適用于海床較為堅硬、水深小于30m的水域，尤其適用于淺水域，其經濟價值能得到很好的體現。但傳統的單樁基礎在應用中存在較大的問題，單樁風機結構所受的豎向荷載由基礎及整個結構的重力組成，單樁基礎的側摩阻力及端阻力比較大，其豎向承載力易滿足要求。相對于豎向荷載，單樁風機結構所受的水平彎矩非常大，導致其水平變位較大。為了控制水平變位，傳統的單樁基礎只能采取增大樁徑或增加單樁入土深度的方法，這種方法不僅造成單樁基礎豎向承載力遠遠高于基礎實際所需，還給打樁施工提出了更高的要求，使得樁基礎的成本升高，施工難度加大，施工周期增長。

復合單樁基礎的出現很好的解決上述問題，復合樁基礎是將傳統的單樁基礎與筒形基礎進行組合，樁筒之間用高粘度材料進行連接處理，復合單樁基礎顯著提高單樁基礎的水平承載力，避免了傳統單樁基礎為控制水平變位導致樁徑過大、入土過深的問題，可以有效降低使用單樁基礎進行風電開發的成本，具有重大的經濟效益。已提出的復合單樁基礎對樁筒連接部位的處理是使用高粘度材料進行連接，連接后樁筒成為一個整體，由于海上風電基礎主要受大彎矩荷載控制，上述連接形式會將水平荷載傳遞給筒形基礎，同時也會將大部分彎矩傳遞到筒形基礎上，由于復合單樁基礎所使用的筒形基礎的筒蓋鋼板厚度比較小，筒頂蓋部分若承受過大彎矩，會出現屈曲變形而發生破壞。

發明內容

本發明的目的在于針對上述問題，提出了一種筒形基礎與單樁的連接構件，可顯著降低復合單樁基礎中單樁與筒形基礎間彎矩的傳遞。

本發明的目的通過下述技術方案予以實現：

一種筒形基礎與單樁的連接構件，將筒形基礎頂蓋內側與樁基礎的接觸部位設置成與樁基礎進行球面接觸的弧形接觸頭，通過球面與樁基礎接觸；單樁在接觸部位樁內設置有加強環。

所述弧形接觸頭表面進行打磨處理保證其光滑。

所述筒形基礎為帶頂蓋的鋼制筒形基礎。

所述單樁為鋼制單樁。

所述加強環與單樁焊接為整體。

所述弧形接觸頭與單樁接觸部位之間緊密接觸，通過接觸部位傳遞荷載。

在樁基礎和負壓筒之間（即筒形基礎與單樁之間）采用半球型結構連接。

所述弧形接觸頭的直徑與筒形基礎頂蓋的蓋厚度相同，例如設為30mm；所述加強環選用金屬環，厚度50mm，高度500mm，外徑2.05m。

本發明是針對已提出的復合樁基礎連接部位傳遞彎矩，而導致負壓筒蓋易發生屈曲破壞的問題，提出了一種新型的適用于復合樁基礎的連接構件，對樁基礎和負壓筒進行弧形連接，可改善樁基礎和負壓筒間的傳力模式，提高復合樁基礎使用時的安全系數，具有很好的經濟效益。本發明的技術方案中在筒形基礎筒蓋內側設置弧形接觸頭連接樁筒基礎，大大降低了單樁和筒型基礎的接觸面積，實現了樁基礎和負壓筒之間主要傳遞水平荷載，顯著降低彎矩的傳遞。筒頂蓋部分亦不會因大彎矩作用而發生屈曲破壞，使復合單樁基礎受力更加明確，有利于降低筒頂蓋的加強設計難度。

附圖說明

圖1是本發明的筒形基礎與單樁的連接構件的結構示意圖，其中1為筒形基礎；2為單樁；3為弧形接觸頭；4為加強環。

具體實施方式

下面結合具體實例進一步說明本發明的技術方案。

如附圖1所示的復合樁基礎連接結構，1為筒形基礎；2為單樁；3為弧形接觸頭；4為加強鋼環；將負壓筒頂蓋上的內側與樁基礎的接觸部位設置弧形接觸頭，通過球面與樁基礎接觸；單樁在接觸部位樁內設加強環。所述弧形接觸頭為半球型結構，在樁基礎和負壓筒之間連接?；⌒谓佑|頭直徑與筒蓋厚度相同，設為30mm；加強環選用金屬環，厚度50mm，高度500mm，外徑2.05m，與單樁焊接為整體。弧形接觸頭與單樁接觸部位之間緊密接觸，通過接觸部位傳遞荷載。

具體施工過程如下：1、鋼管樁、筒形基礎的制作；2、連接部位的加工；3、筒形基礎沉放；4、以筒形基礎作為打樁導向進行沉樁。

以上對本發明做了示例性的描述，應該說明的是，在不脫離本發明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領域技術人員能夠不花費創造性勞動的等同替換均落入本發明的保護范圍。