[發(fā)明專利]帶有阻尼套筒的斜撐海上風電單樁基礎及施工方法

有效

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• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113323009B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設計）人: 張澤超;王衛(wèi);于光明;羅侖博;馬璐;王浩
• 申請（專利權(quán)）人: 中國長江三峽集團有限公司
• 主分類號: E02D27/42
• 分類號: E02D27/42;E02D27/14;E02D27/52;E02D5/60;E02D31/00;E02D31/10;F03D13/25
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

一種帶有阻尼套筒的斜撐海上風電單樁基礎及施工方法，它包括樁身、阻尼套筒和斜撐、阻尼器和轉(zhuǎn)動軸，通過多個斜撐沿阻尼套筒外壁呈環(huán)形放射狀布設，粘滯阻尼器布設在阻尼套筒內(nèi)部與轉(zhuǎn)動軸連接，實現(xiàn)四向平動，阻尼套筒的軸線方向與樁身的軸線方向一致，阻尼套筒與樁身之間填充水泥橡膠顆粒保證了彈性接觸，同時又避免了在循環(huán)荷載下樁身與阻尼套筒脫離。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，斜撐環(huán)繞在基礎周圍的泥面下部，有利于降低樁身直徑，保證樁身的水平承載力和穩(wěn)定性，避免樁身水平側(cè)傾，安裝方便快捷，操作簡單方便。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海上風電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種帶有阻尼套筒的斜撐海上風電單樁基礎及施工方法。

背景技術(shù)

海上風電基礎結(jié)構(gòu)以單樁基礎、導管架基礎、高樁承臺基礎、筒式基礎為主。單樁基礎為大直徑鋼管樁，其具有結(jié)構(gòu)受力清晰，制作和施工工藝簡單、施工周期短等優(yōu)點，是水深30m以下海上風電場最常用的基礎型式，在全球已建海上風電場的基礎型式中占比超過60%。隨著海上風電進一步開發(fā)，海上風電場的水深將從30m增加至60m，同時為了滿足大容量機組對支撐結(jié)構(gòu)承載力的需求，需要采用更大樁徑和更長樁長的單樁基礎。在海上風電機組運行期間，單樁基礎需要承受發(fā)電機組、風、波浪、海流和海冰等耦合形成的荷載。研究表明，隨著大直徑鋼管樁的樁徑、樁長的增大以及機組容量的增加，鋼管樁需要承受更大的水平荷載和軸向荷載，此時超大直徑薄壁鋼管樁結(jié)構(gòu)易發(fā)生彎曲破壞和屈曲破壞，同時超大直徑的鋼管樁對目前海上安裝設備和施工工藝提出了新的挑戰(zhàn)。在單層薄壁單樁結(jié)構(gòu)的運輸、安裝及工作狀態(tài)中經(jīng)常會存在不可避免的隨機荷載如運輸過程中大直徑樁身因自重導致的截面橢圓化變形、打樁過程中海底碎石對樁身的破壞、以及工作狀態(tài)下浮冰對樁身的沖擊擠壓作用造成的缺陷都會降低樁身的承載力及抗彎性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種帶有阻尼套筒的斜撐海上風電單樁基礎及施工方法，結(jié)構(gòu)簡單，采用在樁身外設置呈放射狀對稱分布的圓管型斜撐，多個斜撐與阻尼套筒連接，阻尼套筒內(nèi)設有阻尼器，阻尼套筒內(nèi)壁與單樁基礎接觸，灌注橡膠水泥砂漿填充套筒與單樁間的空隙。提高了樁身的水平承載力和穩(wěn)定性，提供樁周土體強度，降低樁身直徑，避免樁身水平側(cè)傾，能夠有效控制樁身自振頻率，解決在應用大直徑單樁存在的制造及安裝成本高昂，運輸及安裝施工復雜的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種帶有阻尼套筒的斜撐海上風電單樁基礎，它包括樁身、阻尼套筒和斜撐、阻尼器和轉(zhuǎn)動軸；所述斜撐與阻尼套筒連接，多個斜撐沿阻尼套筒外壁呈環(huán)形放射狀布設；阻尼器布設在阻尼套筒內(nèi)部，轉(zhuǎn)動軸與阻尼套筒和阻尼器連接；阻尼套筒的軸線方向與樁身的軸線方向一致；阻尼套筒與樁身之間設置填充物；阻尼器四向平動。

所述阻尼器為粘滯阻尼器。

所述阻尼套筒為內(nèi)外雙層桶型結(jié)構(gòu)，內(nèi)外筒間對稱安裝阻尼器。

所述斜撐為圓筒形結(jié)構(gòu)，斜撐一端傾斜向上與阻尼套筒的外筒筒壁連接。

所述阻尼套筒內(nèi)外層之間對稱設置節(jié)點板掛點，轉(zhuǎn)動軸與阻尼器和節(jié)點板掛點連接。

所述填充物為水泥橡膠顆粒；橡膠顆粒粒徑為2~3cm。

所述阻尼套筒為上下貫通結(jié)構(gòu)，外筒直徑為樁身直徑1.5~2.0倍；內(nèi)筒內(nèi)徑大于樁身直徑10~20cm。

所述阻尼套筒軸向長度為樁身直徑1.0~2.0倍。

所述斜撐直徑為樁身直徑的0.4~0.6倍，與樁身的夾角為30°~45°之間，其長度為樁身直徑的1.0~1.5倍。

如上所述的帶有阻尼套筒的斜撐海上風電單樁基礎的施工方法，它包括如下步驟：

S1，安裝阻尼器，在阻尼套筒內(nèi)筒和外筒焊接節(jié)點板掛點，將轉(zhuǎn)動軸插入掛點后安裝阻尼器；

S2，安裝斜撐，將斜撐焊接在外套筒外壁上；