[發(fā)明專利]一種由單樁和筒形基礎(chǔ)組合的海上風(fēng)電基礎(chǔ)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310173477.5
• 申請日: 2013-05-11
• 公開（公告）號: CN103225314A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王海軍;奚泉;練繼建
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: E02D27/42
• 分類號: E02D27/42;E02D27/52;E02D27/12;E02D5/74;E02D5/80
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海上風(fēng)電基礎(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，更加具體地說，涉及將多個筒形基礎(chǔ)與單樁組合在一起的一種海上風(fēng)電基礎(chǔ)型式。

背景技術(shù)

在海上風(fēng)電場的建設(shè)中，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是重中之重，主要有以下三方面特點(diǎn):一是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的成本占總造價的比例較高；二是結(jié)構(gòu)型式多樣（高低樁承臺，多樁導(dǎo)管架，單樁等）；三是所處環(huán)境復(fù)雜（風(fēng)浪流等動力循環(huán)荷載作用）。

單樁基礎(chǔ)通常由單根大直徑鋼管構(gòu)成，下部深入土中，提供承載力；中部浸于水中承受波浪海流潮汐等長期循環(huán)作用；上部通過連接段與風(fēng)機(jī)塔筒相連。單樁基礎(chǔ)是樁承基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中最簡單的一種形式，也是目前歐洲海上風(fēng)電場的主導(dǎo)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式。

隨著海上風(fēng)電規(guī)模化的開發(fā)，風(fēng)力機(jī)組單機(jī)容量越來越大，5MW甚至更大的機(jī)組都已研發(fā)成功。如采用單樁型式，樁的直徑和壁厚將會顯著增加，既增加了成本，也增加了施工難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，提出一種由單樁和筒形基礎(chǔ)通過連接鋼管組合而成的海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。該基礎(chǔ)形式能有效地解決上述問題，同時設(shè)計、施工難度低，施工周期短。

本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種由單樁和筒形基礎(chǔ)組合的海上風(fēng)電基礎(chǔ)，由筒形基礎(chǔ)、單樁和連接鋼管組成，其中所述筒形基礎(chǔ)均勻分布在以單樁為圓心的圓周上，所述筒形基礎(chǔ)之間和筒形基礎(chǔ)與單樁之間通過連接鋼管進(jìn)行相連，所述單樁頂部通過法蘭盤與風(fēng)力機(jī)塔筒連接。

所述單樁選擇單管鋼樁，直徑2-10m，長40-80m。

所述筒形基礎(chǔ)為設(shè)有密封頂蓋的鋼制筒，并設(shè)置在海床之中，直徑1.5-8m，數(shù)量設(shè)置3—12個，優(yōu)選6—10個，輻射狀均勻分布于單樁四周。

所述筒形基礎(chǔ)與單樁之間的連接鋼管與單樁的夾角在30～60°，優(yōu)選40～50°。

所述連接鋼管通過焊接分別與筒形基礎(chǔ)和單樁相連。

本發(fā)明技術(shù)方案給出了由單樁和筒形基礎(chǔ)通過連接鋼管組合而成的新型的基礎(chǔ)型式，通過筒形基礎(chǔ)和連接鋼管充分發(fā)揮地表淺層土的抗力，增強(qiáng)單樁結(jié)構(gòu)的抵抗彎矩的能力，減小樁身位移，從而到達(dá)減少單樁直徑和厚度的目的。筒形基礎(chǔ)放射狀的分布在地基之上，與地基的接觸范圍較大。通過連接鋼管在單樁近地表范圍內(nèi)設(shè)置穩(wěn)定的筒形基礎(chǔ)，可使淺層土的抗力得到充分發(fā)揮，由此對樁身位移彎矩等進(jìn)行控制，提高基樁的水平承載性能，降低基樁在動荷載作用下的動力響應(yīng)。在下沉過程中，筒形基礎(chǔ)可通過負(fù)壓下沉，施工方便。同時，此類基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的連接系統(tǒng)可根據(jù)不同海域環(huán)境與單機(jī)容量做適當(dāng)調(diào)整，顯示了此類基礎(chǔ)對不同海域和不同單機(jī)容量的良好適應(yīng)性，尤其是針對大型機(jī)組，優(yōu)勢更明顯。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的由單樁和筒形基礎(chǔ)組合的海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)剖面圖。

圖2是本發(fā)明的由單樁和筒形基礎(chǔ)組合的海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)俯視圖。

其中1為單樁；2為筒形基礎(chǔ)；3為連接鋼管；4為法蘭盤；5為風(fēng)力機(jī)塔筒。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

如附圖1—2所示，一種由單樁和筒形基礎(chǔ)組合的海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)：主要包括單管鋼樁、多個筒基和連接鋼管。所述筒形基礎(chǔ)均勻分布在以單樁為圓心的圓周上，所述筒形基礎(chǔ)之間和筒形基礎(chǔ)與單樁之間通過連接鋼管進(jìn)行相連，所述單樁頂部通過法蘭盤與風(fēng)力機(jī)塔筒連接。

連接鋼管與筒形基礎(chǔ)數(shù)目相同，為3個。所述筒形基礎(chǔ)與單樁之間的連接鋼管與單樁的夾角在30～60°，優(yōu)選40～50°。所述連接鋼管通過焊接分別與筒形基礎(chǔ)和單樁相連。所述單樁選擇單管鋼樁，直徑2-10m，長40-80m，優(yōu)選直徑4.5m，長60m。所述筒形基礎(chǔ)為設(shè)有密封頂蓋的鋼制筒，并設(shè)置在海床之中，直徑1.5-8m，優(yōu)選直徑3m，數(shù)量上還可以設(shè)置3—12個，優(yōu)選6—10個，輻射狀均勻分布于單樁四周。

具體施工過程中，首先預(yù)制單樁與筒形基礎(chǔ)；然后將預(yù)制好的單樁先沉貫至設(shè)計深度；再將筒形基礎(chǔ)運(yùn)輸至安裝位置，通過負(fù)壓將其沉入海床；接著采用焊接方式將連接鋼管與筒形基礎(chǔ)和單樁連接在一起；最后安裝風(fēng)力機(jī)塔筒。

以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。