[發明專利]一種拉索式帶翼緣多樁輔助單樁風電基礎及其施工方法

無效

• 申請號: 201310217534.5
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN103290859A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 丁紅巖;樂叢歡;練繼建;張浦陽
• 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;E02D5/22;E02D5/28
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

技術領域

本發明涉及建筑領域的基礎結構，具體的說，是涉及一種多根單樁基礎通過拉索協同受力的海上風電基礎結構及其施工方法。

背景技術

海上風電結構屬于垂向荷載相對較小、水平荷載及彎矩較大的海上高聳結構，抗傾覆能力要求高。目前，海上風電機組地基基礎采用的結構型式通常為單樁基礎、多樁基礎、重力式基礎。

單樁基礎是常見的海上風電基礎形式，其結構簡單、受力機制明確，用于1.5MW以下的風力機經濟性較好。然而，因單樁基礎存在抗傾覆能力差、水平向位移大等弱點，隨著海上風機單機容量增加到3MW、5MW或更大，必然導致單樁基礎的直徑、壁厚以及貫入深度急劇增大，致使海上打樁施工困難，建設成本大幅升高。多樁基礎可以有效地分散荷載，提高抗傾覆能力，但結構和施工工藝復雜，對海況條件要求高，導致施工周期長、建造成本高。筒型基礎施工速度快，但為了提供較大的抗傾覆能力，筒型基礎的直徑較大，建造成本較高。

采用以上傳統的海上風電機組基礎結構，其基礎建造成本及海上施工成本高昂，致使海上風電機組地基基礎的投資費用較陸上基礎大幅度增加，從而限制了海上風電的發展。

發明內容

本發明要解決的是海上風電機組基礎結構建造及海上成本高的技術問題，提供由一根主樁和多根輔助樁通過拉索連接聯合受力的拉索式帶翼緣多樁輔助單樁風電基礎及其施工方法，實現用較小樁徑及較少的樁數達到承載要求，進而降低海上施工成本和材料成本，加快施工速度。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下的技術方案予以實現：

一種拉索式帶翼緣多樁輔助單樁風電基礎，包括四周均布有多根輔助樁的主樁，每個所述輔助樁外側對稱的設置有翼緣板，所述主樁與每個所述輔助樁之間連接有拉索，所述拉索的一端通過拉索固定裝置固接于所述輔助樁上部，另一端通過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量均為3～8個。

所述拉索相對于水平面的角度呈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。

所述翼緣板設置在所述單樁基礎的全部樁段上或者入泥部分的樁段上。

所述翼緣板的數量為1～6塊。

一種拉索式帶翼緣多樁輔助單樁風電基礎的施工方法，包括如下步驟：

（1）預制主樁和多根輔助樁，每根所述輔助樁外側對稱的設置翼緣板；所述主樁均勻設置與所述輔助樁數量相同的拉索固定裝置，每個所述輔助樁上分別設置拉索固定裝置；

（2）將所述主樁和多根所述輔助樁運至安裝地點；

（3）安裝地點定位；

（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，對拉索進行預張拉。

上部風電機組傳遞的豎向荷載全部傳遞到主樁，且上部風電機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拉索的拉力傳遞到輔助樁，由輔助樁承擔，由于拉索拉力的力臂很大，具有很強的抗彎矩能力，因此輔助樁的設計尺寸相比傳統單樁風電基礎大大降低，通過對輔助樁入泥部分設置翼緣板，以增大水平方向樁體與土體的接觸面積，從而提高輔助樁的水平承載力和抗拔力，翼緣板的使用可以大大降低樁體總的材料用量。由于拉索拉力抵抗了大部分水平力和彎矩，使得傳遞到主樁的荷載主要為豎向荷載，彎矩及水平荷載水平大大降低，從而位于主樁上部的風電結構的水平位移大幅減小。同時由于對主樁的承載要求大大降低，主樁設計尺寸相應減小，從而降低了材料成本。所述輔助樁主要承受拉索拉力，拉索拉力抵抗了上部風機傳遞的大部分水平荷載和彎矩，由于拉索拉力的力臂較大，能提供較強的抗彎矩能力，因此輔助樁的設計尺寸相對較小，從而降低了材料成本和施工成本。

本發明的有益效果是：

本發明的拉索式帶翼緣多樁輔助單樁風電基礎是一根主樁和多個輔助樁通過拉索連接聯合受力的新型結構形式，其整體剛度、抗水平荷載及彎矩能力較單獨的單樁基礎有較大提高。