[發明專利]一種海上風電基礎結構的防沖刷裝置

有效

• 申請號: 201310465331.8
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103469829A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 孫文;劉超;張洪龍;張平;張積樂
• 申請（專利權）人: 山東電力工程咨詢院有限公司
• 主分類號: E02D31/06
• 分類號: E02D31/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

技術領域

本發明涉及一種海上風電基礎結構的防沖刷裝置。

背景技術

海上風電基礎結構的主要形式是樁基結構，海流會造成樁基礎沖刷，在樁的周圍形成圓形的沖刷坑，導致樁的豎向和橫向承載力降低。這也是海洋石油平臺的常見問題。

為了減小沖刷對結構的影響，一直以來，主要采用在樁周圍拋石或增加樁與土的接觸長度，使沖刷后樁與土的接觸長度等于設計樁長。

拋石方法是將石塊裝入鐵絲籠內，并拋入海中，使其在樁的周圍形成一堵石墻，當沖刷形成沖刷坑時，石籠自然下沉填補被沖刷的海床土。由于海水腐蝕作用，鐵絲籠在使用一段時間后將發生破壞，導致石塊散落而被海水沖走，再次形成沖刷坑。因此，拋石方法盡管簡單，但需要定期檢查，一旦新的沖刷坑形成，則需再次拋石。

增加樁長的方法盡管可行，但結構成本和施工成本都將有較大的增加，且沖刷前后結構的動力特性會有一定的變化。不僅如此，由于打樁的困難，增加樁長可能導致打樁深度達不到設計要求。

因此，現有防沖刷的方法存在一定的不足。

發明內容

為解決現有技術存在的不足，本發明公開了一種海上風電基礎結構的防沖刷裝置，本裝置通過錐形導流裝置與裙板結構的組合，減小了水流與樁壁撞擊后的反射速度，從而減緩了海床土的泥沙啟動，同時，采用裙板保護樁周土，以免樁周土被沖刷。

為實現上述目的，本發明的具體方案如下：

一種海上風電基礎結構的防沖刷裝置，包括錐形導流裝置，錐形導流裝置設在樁的外圍且位于泥線處，錐形導流裝置的下方設有裙板，所述裙板設置在海床土內。

所述錐形導流裝置為錐形帽。

所述錐形導流裝置的斜度為3:1。

所述裙板的半徑計算公式為：

式中：r為裙板的半徑，D為樁的直徑，S為沖刷坑的深度，為海床土的摩擦角。

所述樁的直徑不大于2m時，裙板的高度為2.5倍樁的直徑，樁的直徑大于2m時，裙板高度為1.5倍樁的直徑。

所述錐形導流裝置的半徑、裙板的半徑及樁的直徑之間的關系是：R-r=0.2D

其中，R為錐形導流裝置的半徑，r為裙板的半徑；D為樁的直徑。

所述裙板的半徑與沖刷坑的半徑相等。

所述裙板的高度與沖刷坑的深度相等。

錐形帽的作用是避免水流在樁前形成馬蹄形渦，從而避免水流速度的急劇變化造成泥沙啟動，裙板的作用則是保護樁周土的流失。

錐形帽的斜度為3:1，裙板的半徑r按（1）式計算，錐形帽的半徑R大于裙板的半徑，R-r=0.2D。對于直徑不大于2m的樁，其裙板的高度為2.5D，否則，裙板高度為1.5D。

本發明的有益效果：

本發明將錐形導流裝置與裙板結構組合，減小了水流與樁壁撞擊后的反射速度，從而減緩了海床土的泥沙啟動，同時，采用裙板保護樁周土，以免樁周土被沖刷。本發明與傳統方法相比具有下述優點：

1.不需要定期檢查和維護。

2.增加的結構成本較小，可忽略不計。

3.防沖刷效果好，結構的動力特性不會在服役期間發生變化。

附圖說明

圖1防沖刷結構立面圖；

圖2防沖刷結構的平面圖；

圖中，1錐形帽，2裙板，3樁。

具體實施方式：

下面結合附圖對本發明進行詳細說明：

如圖1所示，一種海上風電基礎結構的防沖刷裝置，包括錐形導流裝置，錐形導流裝置設在樁3的外圍且位于泥線處，錐形導流裝置的下方設有裙板2，所述裙板2設置在海床土內。

所述錐形導流裝置為錐形帽1。

所述錐形導流裝置的斜度為3:1。

所述裙板2的半徑計算公式為：

式中：r為裙板2的半徑，D為樁3的直徑，S為沖刷坑的深度，為海床土的摩擦角。

所述樁3的直徑不大于2m時，裙板2的高度為2.5倍樁3的直徑，樁3的直徑大于2m時，裙板2高度為1.5倍樁3的直徑。

所述錐形導流裝置的半徑、裙板2的半徑及樁3的直徑之間的關系是：R-r=0.2D

其中，R為錐形導流裝置的半徑，r為裙板2的半徑；D為樁3的直徑。

所述裙板2的半徑與沖刷坑的半徑相等。

所述裙板2的高度與沖刷坑的深度相等。

錐形帽1的作用是避免水流在樁3前形成馬蹄形渦，從而避免水流速度的急劇變化造成泥沙啟動，裙板2的作用則是保護樁3周土的流失。