CN103225314A - 一种由单桩和筒形基础组合的海上风电基础 - Google Patents

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王海军
奚泉
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Abstract

本发明公开了一种由单桩和筒形基础组合的海上风电基础，筒形基础均匀分布在以单桩为圆心的圆周上；单桩为钢管桩；连接钢管通过焊接将筒形基础之间、筒形基础与单桩之间进行连接，单桩顶部通过法兰盘与风力机塔筒连接。本发明技术方案给出了由单桩和筒形基础通过连接钢管组合而成的新型的基础型式，通过筒形基础和连接钢管充分发挥地表浅层土的抗力，增强单桩结构的抵抗弯矩的能力，减小桩身位移，从而到达减少单桩直径和厚度的目的。

Description

一种由单桩和筒形基础组合的海上风电基础
技术领域
本发明属于海上风电基础技术领域，更加具体地说，涉及将多个筒形基础与单桩组合在一起的一种海上风电基础型式。
背景技术
在海上风电场的建设中，基础结构是重中之重，主要有以下三方面特点:一是基础结构的成本占总造价的比例较高；二是结构型式多样（高低桩承台，多桩导管架，单桩等）；三是所处环境复杂（风浪流等动力循环荷载作用）。
单桩基础通常由单根大直径钢管构成，下部深入土中，提供承载力；中部浸于水中承受波浪海流潮汐等长期循环作用；上部通过连接段与风机塔筒相连。单桩基础是桩承基础结构中最简单的一种形式，也是目前欧洲海上风电场的主导基础结构型式。
随着海上风电规模化的开发，风力机组单机容量越来越大，5MW甚至更大的机组都已研发成功。如采用单桩型式，桩的直径和壁厚将会显著增加，既增加了成本，也增加了施工难度。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术的上述问题，提出一种由单桩和筒形基础通过连接钢管组合而成的海上风电基础结构。该基础形式能有效地解决上述问题，同时设计、施工难度低，施工周期短。
本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：
一种由单桩和筒形基础组合的海上风电基础，由筒形基础、单桩和连接钢管组成，其中所述筒形基础均匀分布在以单桩为圆心的圆周上，所述筒形基础之间和筒形基础与单桩之间通过连接钢管进行相连，所述单桩顶部通过法兰盘与风力机塔筒连接。
所述单桩选择单管钢桩，直径2-10m，长40-80m。
所述筒形基础为设有密封顶盖的钢制筒，并设置在海床之中，直径1.5-8m，数量设置3—12个，优选6—10个，辐射状均匀分布于单桩四周。
所述筒形基础与单桩之间的连接钢管与单桩的夹角在30～60°，优选40～50°。
所述连接钢管通过焊接分别与筒形基础和单桩相连。
本发明技术方案给出了由单桩和筒形基础通过连接钢管组合而成的新型的基础型式，通过筒形基础和连接钢管充分发挥地表浅层土的抗力，增强单桩结构的抵抗弯矩的能力，减小桩身位移，从而到达减少单桩直径和厚度的目的。筒形基础放射状的分布在地基之上，与地基的接触范围较大。通过连接钢管在单桩近地表范围内设置稳定的筒形基础，可使浅层土的抗力得到充分发挥，由此对桩身位移弯矩等进行控制，提高基桩的水平承载性能，降低基桩在动荷载作用下的动力响应。在下沉过程中，筒形基础可通过负压下沉，施工方便。同时，此类基础结构的连接系统可根据不同海域环境与单机容量做适当调整，显示了此类基础对不同海域和不同单机容量的良好适应性，尤其是针对大型机组，优势更明显。
附图说明
图1是本发明的由单桩和筒形基础组合的海上风电基础结构剖面图。
图2是本发明的由单桩和筒形基础组合的海上风电基础结构俯视图。
其中1为单桩；2为筒形基础；3为连接钢管；4为法兰盘；5为风力机塔筒。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
如附图1—2所示，一种由单桩和筒形基础组合的海上风电基础结构：主要包括单管钢桩、多个筒基和连接钢管。所述筒形基础均匀分布在以单桩为圆心的圆周上，所述筒形基础之间和筒形基础与单桩之间通过连接钢管进行相连，所述单桩顶部通过法兰盘与风力机塔筒连接。
连接钢管与筒形基础数目相同，为3个。所述筒形基础与单桩之间的连接钢管与单桩的夹角在30～60°，优选40～50°。所述连接钢管通过焊接分别与筒形基础和单桩相连。所述单桩选择单管钢桩，直径2-10m，长40-80m，优选直径4.5m，长60m。所述筒形基础为设有密封顶盖的钢制筒，并设置在海床之中，直径1.5-8m，优选直径3m，数量上还可以设置3—12个，优选6—10个，辐射状均匀分布于单桩四周。
具体施工过程中，首先预制单桩与筒形基础；然后将预制好的单桩先沉贯至设计深度；再将筒形基础运输至安装位置，通过负压将其沉入海床；接着采用焊接方式将连接钢管与筒形基础和单桩连接在一起；最后安装风力机塔筒。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种由单桩和筒形基础组合的海上风电基础，由筒形基础、单桩和连接钢管组成，其特征在于，其中所述筒形基础均匀分布在以单桩为圆心的圆周上，所述筒形基础之间和筒形基础与单桩之间通过连接钢管进行相连，所述单桩顶部通过法兰盘与风力机塔筒连接。
2.根据权利要求1所述的一种由单桩和筒形基础组合的海上风电基础，其特征在于，所述筒形基础与单桩之间的连接钢管与单桩的夹角在30～60°。
3.根据权利要求2所述的一种由单桩和筒形基础组合的海上风电基础，其特征在于，所述筒形基础与单桩之间的连接钢管与单桩的夹角优选40～50°。
4.根据权利要求1所述的一种由单桩和筒形基础组合的海上风电基础，其特征在于，所述连接钢管通过焊接分别与筒形基础和单桩相连。
5.根据权利要求1所述的一种由单桩和筒形基础组合的海上风电基础，其特征在于，所述单桩选择单管钢桩，直径2-10m，长40-80m。
6.根据权利要求5所述的一种由单桩和筒形基础组合的海上风电基础，其特征在于，所述单桩选择单管钢桩，直径4.5m，长60m。
7.根据权利要求1所述的一种由单桩和筒形基础组合的海上风电基础，其特征在于，所述筒形基础为设有密封顶盖的钢制筒，并设置在海床之中。
8.根据权利要求1所述的一种由单桩和筒形基础组合的海上风电基础，其特征在于，所述筒形基础直径1.5-8m，数量设置3—12个。
9.根据权利要求8所述的一种由单桩和筒形基础组合的海上风电基础，其特征在于，所述筒形基础优选直径3m，数量优选6—10个。
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