CN102852154A - 一种复合桩基 - Google Patents

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张浦阳
丁红岩
练继建
乐丛欢
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Tianjin University
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Abstract

本发明公开了一种复合桩基，在五脚支架式基础的桁架顶部中心和底部中心分别设置有筒形的连接段，上下两个连接段插装有单桩基础，单桩基础与连接段固定连接，具体可采用焊接、通过剪力键灌浆连接或通过弹性体弹性连接等。本发明充分利用了单桩基础受力明确、土层适用能力强、施工方便以及五脚支架式基础水平承载能力好等优势，其整体刚度、抗水平荷载、抗竖向荷载及弯矩能力较单独的单桩基础或五脚支架式基础都有较大提高，尤其是改变单桩结构受力模式，有效实现减少风机荷载对基础产生的弯矩荷载，减少风电结构的水平位移，从而减小桩基础的桩长、桩径、壁厚以及贯入深度，使材料成本大幅减少，施工工艺也更为简单。

Description

一种复合桩基
技术领域
本发明涉及建筑领域的基础结构，具体的说，是涉及一种桩基。
背景技术
海上风电结构属于垂向荷载相对较小、水平荷载所产生弯矩较大的海上高耸结构，抗倾覆能力要求高。
单桩基础结构是常见的海上结构物基础形式，特别是在海上风电领域，以欧洲海上场应用最为广泛，其结构简单、受力机制明确，用于1.5MW以下的风力机经济性较好。然而，因单桩基础存在抗倾覆能力差、水平向位移大等弱点，随着海上风机单机容量增加到3MW、5MW或更大，必然导致单桩基础的直径、壁厚以及贯入深度急剧增大，致使海上打桩施工困难，建设成本大幅升高。
三桩三脚架、多桩导管架、高桩承台基础通过不同方式可以有效地分散荷载，提高抗倾覆能力，但都结构和施工工艺复杂,对海况条件要求高，导致施工周期长、建造成本高。
发明内容
本发明要解决的是现有技术中的上述技术问题，提供一种新型的复合桩基，将单桩基础与五脚支架式基础有效结合，发挥其各自的优势，达到减少桩长、桩径和壁厚的目的，进而降低海上施工成本和材料成本。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：
一种复合桩基，包括五脚支架式基础，所述五脚支架式基础的桁架顶部中心和底部中心分别设置有筒形的连接段，上下两个所述连接段插装有单桩基础，所述单桩基础与所述连接段固定连接。
所述单桩基础的外径小于所述连接段内径0.1~60cm。
所述单桩基础与所述连接段焊接。
所述单桩基础与所述连接段通过剪力键灌浆连接。
所述单桩基础与所述连接段之间设置有弹性体。
所述连接段的高度为1~3m。
本发明的有益效果是：
本发明的复合桩基是将单桩基础与五脚支架式基础组合而成的新型结构形式，其整体刚度、抗水平荷载、抗竖向荷载及弯矩能力较单独的单桩基础或五脚支架式基础都有较大提高。
复合桩基充分利用了单桩基础受力明确、土层适用能力强、施工方便以及五脚支架式基础水平承载能力好等优势：由于五脚支架式基础的水平约束，使得海底表层软土处能够成为单桩基础的水平约束，极大提高了复合桩基的水平承载力；而五脚支架式基础与单桩基础上部相连，使单桩基础在软弱地基中的嵌固点上移，改变单桩结构受力模式，有效实现减少风机荷载对基础产生的弯矩荷载，减少风电结构的水平位移，从而减小桩基础的桩长、桩径、壁厚以及贯入深度，使材料成本大幅减少，施工工艺也更为简单。
附图说明
图1是本发明所提供的复合桩基的结构示意图；
图2是图1的A-A剖面图。
图中：1，五脚支架式基础；2，单桩基础；3，连接段；4，弹性体。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如图1和图2所示，本实施例披露了一种复合桩基，主要包括五脚支架式基础1、单桩基础2和连接段3。
五脚支架式基础1包括桁架和五个桩柱，桁架的重量为350t；桩柱直径为1.5m，壁厚为20mm，长度为15m，五个桩柱间距为30m。
单桩基础2是直径为3m，壁厚为30mm，长为30m的钢制圆筒结构。
连接段3是两个外径为3.2m、高度为1.5m的钢制圆筒结构，分别固定设置在五脚支架式基础1的桁架的顶部和底部。
单桩基础2和五脚支架式基础1通过连接段3结合为一体。单桩基础2插入上下两个连接段3之中，单桩基础2的外径一般小于连接段3圆筒结构内径0.1~60cm。单桩基础2与连接段3之间的固定方式可以是刚性连接，如设置剪力键灌浆连接、焊接；也可以是弹性连接，如用橡胶垫等弹性体4填充单桩基础2与连接段3之间的缝隙。
本实施例的复合桩基的施工方法如下：
先将上下两个连接段3与五脚支架式基础1焊接，然后施工五脚支架式基础1，再通过上下两个连接段3打入单桩基础2，最后将连接段3与单桩基础2之间的缝隙通过刚性连接或弹性连接进行处理。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种复合桩基，其特征在于，包括五脚支架式基础，所述五脚支架式基础的桁架顶部中心和底部中心分别设置有筒形的连接段，上下两个所述连接段插装有单桩基础，所述单桩基础与所述连接段固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种复合桩基，其特征在于，所述单桩基础的外径小于所述连接段内径0.1~60cm。
3.根据权利要求1所述的一种复合桩基，其特征在于，所述单桩基础与所述连接段焊接。
4.根据权利要求1所述的一种复合桩基，其特征在于，所述单桩基础与所述连接段通过剪力键灌浆连接。
5.根据权利要求1所述的一种复合桩基，其特征在于，所述单桩基础与所述连接段之间设置有弹性体。
6.根据权利要求1所述的一种复合桩基，其特征在于，所述连接段的高度为1~3m。
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