[發(fā)明專(zhuān)利]一種拉索式多樁輔助單樁風(fēng)電基礎(chǔ)及其施工方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310215298.3
• 申請(qǐng)日: 2013-05-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103276744A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁紅巖;樂(lè)叢歡;練繼建;張浦陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E02D27/44
• 分類(lèi)號(hào): E02D27/44;E02D27/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專(zhuān)利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 琪琛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑領(lǐng)域的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，具體的說(shuō)，是涉及一種多根單樁基礎(chǔ)通過(guò)拉索協(xié)同受力的海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及其施工方法。

背景技術(shù)

海上風(fēng)電結(jié)構(gòu)屬于垂向荷載相對(duì)較小、水平荷載及彎矩較大的海上高聳結(jié)構(gòu)，抗傾覆能力要求高。目前，海上風(fēng)電機(jī)組地基基礎(chǔ)采用的結(jié)構(gòu)型式通常為單樁基礎(chǔ)、多樁基礎(chǔ)、重力式基礎(chǔ)。

單樁基礎(chǔ)是常見(jiàn)的海上風(fēng)電基礎(chǔ)形式，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、受力機(jī)制明確，用于1.5MW以下的風(fēng)力機(jī)經(jīng)濟(jì)性較好。然而，因單樁基礎(chǔ)存在抗傾覆能力差、水平向位移大等弱點(diǎn)，隨著海上風(fēng)機(jī)單機(jī)容量增加到3MW、5MW或更大，必然導(dǎo)致單樁基礎(chǔ)的直徑、壁厚以及貫入深度急劇增大，致使海上打樁施工困難，建設(shè)成本大幅升高。多樁基礎(chǔ)可以有效地分散荷載，提高抗傾覆能力，但結(jié)構(gòu)和施工工藝復(fù)雜，對(duì)海況條件要求高，導(dǎo)致施工周期長(zhǎng)、建造成本高。筒型基礎(chǔ)施工速度快，但為了提供較大的抗傾覆能力，筒型基礎(chǔ)的直徑較大，建造成本較高。

采用以上傳統(tǒng)的海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其基礎(chǔ)建造成本及海上施工成本高昂，致使海上風(fēng)電機(jī)組地基基礎(chǔ)的投資費(fèi)用較陸上基礎(chǔ)大幅度增加，從而限制了海上風(fēng)電的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的是海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)建造及海上成本高的技術(shù)問(wèn)題，提供由一根主樁和多根輔助樁通過(guò)拉索連接聯(lián)合受力的拉索式多樁輔助單樁風(fēng)電基礎(chǔ)及其施工方法，實(shí)現(xiàn)用較小樁徑及較少的樁數(shù)達(dá)到承載要求，進(jìn)而降低海上施工成本和材料成本，加快施工速度。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種拉索式多樁輔助單樁風(fēng)電基礎(chǔ)，包括四周均布有多根輔助樁的主樁，所述主樁與每個(gè)所述輔助樁之間連接有拉索，所述拉索的一端通過(guò)拉索固定裝置固接于所述輔助樁上部，另一端通過(guò)拉索固定裝置固接于所述主樁上部。

所述拉索與所述輔助樁的數(shù)量均為3～8個(gè)。

所述拉索相對(duì)于水平面的角度呈0°～60°。

所述拉索為鋼索、鋼絲或鋼絞線其中的一種。

所述拉索固定裝置位于水平面之上。

所述拉索固定裝置為夾片錨具、鐓頭錨具、螺絲端桿錨具中的一種。

一種所述拉索式多樁輔助單樁風(fēng)電基礎(chǔ)的施工方法，包括如下步驟：

（1）預(yù)制主樁和多根輔助樁，所述主樁均勻設(shè)置與所述輔助樁數(shù)量相同的拉索固定裝置，每個(gè)所述輔助樁上分別設(shè)置拉索固定裝置；

（2）將所述主樁和多根所述輔助樁運(yùn)至安裝地點(diǎn)；

（3）安裝地點(diǎn)定位；

（4）將所述主樁和多根所述輔助樁分別安裝就位；

（5）以所述主樁上的所述拉索固定裝置作為固定端，所述輔助樁上的所述拉索固定裝置作為張拉端，對(duì)拉索進(jìn)行預(yù)張拉。

上部風(fēng)電機(jī)組傳遞的豎向荷載全部傳遞到主樁，且上部風(fēng)電機(jī)組傳遞的水平荷載和彎矩的小部分傳遞到主樁，大部分水平荷載和彎矩通過(guò)拉索的拉力傳遞到輔助樁，由輔助樁承擔(dān)，使得傳遞到主樁的荷載主要為豎向荷載，水平荷載及彎矩大大降低，從而固定在主樁上部的風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)的水平位移很少。

由于對(duì)主樁的承載要求大大降低，主樁設(shè)計(jì)尺寸相應(yīng)減小，從而降低了材料成本；輔助樁主要承受拉索拉力，拉索拉力抵抗了上部風(fēng)電機(jī)組傳遞的大部分水平荷載和彎矩，由于拉索拉力的力臂較大，能提供較強(qiáng)的抗彎矩能力，因此輔助樁的設(shè)計(jì)尺寸相對(duì)較小，從而降低了材料成本和施工成本。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的拉索式多樁輔助單樁風(fēng)電基礎(chǔ)是一根主樁和多個(gè)輔助樁通過(guò)拉索連接聯(lián)合受力的新型結(jié)構(gòu)形式，其整體剛度、抗水平荷載及彎矩能力較單獨(dú)的單樁基礎(chǔ)有較大提高。

本發(fā)明的拉索式多樁輔助單樁風(fēng)電基礎(chǔ)充分利用了樁基礎(chǔ)水平和豎向承載力高、土層適用能力強(qiáng)、受力明確等優(yōu)勢(shì)：通過(guò)拉索拉力將上部風(fēng)電機(jī)組傳遞的水平荷載和彎矩傳遞到四周的輔助樁，有效實(shí)現(xiàn)減少風(fēng)電機(jī)組荷載對(duì)主樁產(chǎn)生的彎矩荷載，減少主樁上部風(fēng)電結(jié)構(gòu)的水平位移，并減小了主樁結(jié)構(gòu)尺寸，降低了材料成本；輔助樁主要承受拉索拉力，由于拉索拉力的力臂較大，能提供較強(qiáng)的抗彎矩能力，因此輔助樁的設(shè)計(jì)尺寸相對(duì)較小，使得材料成本大幅減少，施工工藝也更為簡(jiǎn)單。另外，分布在主樁四周的輔助樁具備防撞樁功能，能夠保護(hù)位于主樁上的風(fēng)電機(jī)組避免受到船舶撞擊。

本發(fā)明的拉索式多樁輔助單樁風(fēng)電基礎(chǔ)施工方法主要包括了主樁和輔助樁的安裝和拉索的張拉，由于樁徑小、樁數(shù)少，相比于海上風(fēng)機(jī)單樁基礎(chǔ)對(duì)于海上施工機(jī)械的要求低，大大降低了施工難度和施工成本，相比于目前廣泛應(yīng)用于海上風(fēng)電的多樁基礎(chǔ)，施工工藝簡(jiǎn)單，可以大大縮短施工周期。

附圖說(shuō)明