CN108677996A - 带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础 - Google Patents

带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础，包括一单桩基础本体和多个桁架侧向支撑结构；单桩基础本体底部插设于一海床面下；桁架侧向支撑结构固定于单桩基础本体的外围并沿单桩基础本体的周向均匀间隔分布；桁架侧向支撑结构的底面接触并固定于海床面；桁架侧向支撑结构的高度等于单桩基础本体位于海床面上的部分的长度的三分之二。本发明的一种带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础，通过增加经济可行的桁架侧向支撑结构，解决了目前单桩基础水平承载能力不足、水平位移大、抗弯能力差以及动力响应大的问题，并具有施工简单、经济可靠和扩大了单桩基础适用水深范围的优点。

Description

带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础
技术领域
本发明涉及海上风机单桩基础领域，尤其涉及一种带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础。
背景技术
随着国际社会对能源安全，生态环境和气候变化等问题的关注，加速发展可再生能源已经成为国际社会的普遍共识和能源行动目标。风能作为一种绿色能源，其主要利用形式是风力发电。目前全球陆上风电和海上风电开发均有了一定的规模。截至2016年底，我国的风电装机容量达1.49亿千瓦。与陆地风能相比，海洋风能具有优质、稳定及受干扰程度低的优势。然而因海洋环境的特殊性，海上风电的发展速度和规模相比陆上风电仍存在一定的差距。海上风电发展正在变得越来越重要。
作为海上风电的主要开发装备，海上风机的其中一项主要的投资是在其基础上，约占总花费的1/5.风机基础的选择直接决定了该海上风机的稳定性和经济性。根据海上风机的工作水深不同，风机基础选择不同。从浅水到深水，可采用基础分为重力式基础(<20m)，单桩基础(20m-40m)，三脚架式基础(30m- 50m)，导管架基础(30m-50m)，吸力筒型基础及锚泊基础(＞50m)等。其中全球目前约75％的海上风机采用单桩基础。
现有的单桩基础一般为直径4-6m的大直径钢管桩，埋深依地质条件和水深等一般为20-40m。相比其它风机基础形式，单桩基础结构简单安装方便，工艺简单经济性好，因此得到广泛的应用。但因其主要承受风浪水平荷载，抗弯刚度较小，单桩基础仍存在上部位移过大，动力响应较大等弱点。随着海上大直径单桩的发展，这些问题会更加严峻，直接影响到单桩基础适用的水深范围和经济性。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础，通过增加经济可行的桁架侧向支撑结构，解决了目前单桩基础水平承载能力不足、水平位移大、抗弯能力差以及动力响应大的问题，并具有施工简单、经济可靠和扩大了单桩基础适用水深范围的优点。
为了实现上述目的，本发明提供一种带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础，包括一单桩基础本体和多个桁架侧向支撑结构；所述单桩基础本体底部插设于一海床面下；所述桁架侧向支撑结构固定于所述单桩基础本体的外围并沿所述单桩基础本体的周向均匀间隔分布；所述桁架侧向支撑结构的底面接触并固定于所述海床面；所述桁架侧向支撑结构与所述单桩基础本体的邻接面呈与所述单桩基础本体配合的圆弧面；所述桁架侧向支撑结构与所述圆弧面对置的一外侧面呈斜面，所述斜面底部距离所述单桩基础本体的距离大于所述斜面顶部距离所述单桩基础本体的距离，且所述斜面顶边和所述斜面底边分别与所述圆弧面的径向中心线垂直；所述圆弧面和所述斜面之间的所述桁架侧向支撑结构的两侧面分别与所述圆弧面的径向中心线平行，所述桁架侧向支撑结构的顶面和底面水平设置；所述桁架侧向支撑结构的高度等于所述单桩基础本体位于所述海床面上的部分的长度的三分之二。
优选地，所述圆弧面的弧度为30°或60°，所述圆弧面的弧面半径等于所述单桩基础本体的外径。
优选地，所述桁架侧向支撑结构包括一主架体和固定于所述主架体内部的多个斜向支撑杆，或包括一主架体和固定于所述主架体内部的多个斜向支撑杆、多个横向支撑杆和多个纵向支撑杆；所述主架体由多个主架体杆件构成，所述斜向支撑杆、所述横向支撑杆和所述纵向支撑杆的直径小于所述主架体杆件的直径。
优选地，所述桁架侧向支撑结构底部通过多个钢管桩与所述海床面固定连接。
优选地，各所述桁架侧向支撑结构通过多个环形卡紧装置固定于所述单桩基础本体外围。
优选地，每一所述环形卡紧装置包括两半圆形卡箍，两所述半圆形卡箍配合箍套于所述单桩基础本体和部分所述桁架侧向支撑结构外，并通过所述半圆形卡箍两端的连接件相互螺接固定。
优选地，所述桁架侧向支撑结构的个数为3个或4个。
本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
桁架侧向支撑结构固定于单桩基础本体的外围并沿单桩基础本体的周向均匀间隔分布，可将单桩基础本体受到的一部分荷载传递至桁架侧向支撑结构上，增加海上风机单桩基础的水平承载力及抗弯矩能力；桁架侧向支撑结构的具体结构和高度设置进一步加强了带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础的整体水平承载力及抗弯矩能力，并可适用于更深水深的海域，扩大了单桩基础适用水深范围。圆弧面能够实现桁架侧向支撑结构与单桩基础本体的更有效的贴合，从而使得单桩基础本体上的应力能够更均匀地传送给桁架侧向支撑结构。
附图说明
图1为本发明实施例的带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础的结构示意图；
图2为本发明实施例的带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础的俯视图。
具体实施方式
下面根据附图1～图2，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
请参阅图1和图2，本发明实施例的一种带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础，包括一单桩基础本体1和三个桁架侧向支撑结构2；单桩基础本体1底部插设于一海床面3下；桁架侧向支撑结构2固定于单桩基础本体1 的外围并沿单桩基础本体1的周向均匀间隔分布；桁架侧向支撑结构2的底面接触并固定于海床面3；桁架侧向支撑结构2与单桩基础本体1的邻接面呈与单桩基础本体1配合的圆弧面；桁架侧向支撑结构2与圆弧面对置的一外侧面呈斜面，斜面底部距离单桩基础本体1的距离大于斜面顶部距离单桩基础本体1的距离，且斜面顶边和斜面底边分别与圆弧面的径向中心线垂直；圆弧面和斜面之间的桁架侧向支撑结构2的两侧面分别与圆弧面的径向中心线平行，桁架侧向支撑结构2的顶面和底面水平设置；桁架侧向支撑结构2的高度等于单桩基础本体1位于海床面3上的部分的长度的三分之二。
桁架侧向支撑结构2固定于单桩基础本体1的外围并沿单桩基础本体1 的周向均匀间隔分布，可将单桩基础本体1受到的一部分荷载传递至桁架侧向支撑结构2上，增加海上风机单桩基础的水平承载力及抗弯矩能力；桁架侧向支撑结构2的具体结构和高度设置进一步加强了带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础的整体水平承载力及抗弯矩能力，并可适用于更深水深的海域，扩大了单桩基础适用水深范围。圆弧面能够实现桁架侧向支撑结构2 与单桩基础本体1的更有效的贴合，从而使得单桩基础本体1上的应力能够更均匀地传送给桁架侧向支撑结构2。
圆弧面的弧度为30°或60°，圆弧面的弧面半径等于单桩基础本体1的外径。
桁架侧向支撑结构2包括一主架体和固定于主架体内部的多个斜向支撑杆，或包括一主架体和固定于主架体内部的多个斜向支撑杆、多个横向支撑杆和多个纵向支撑杆；主架体由多个主架体杆件构成，斜向支撑杆、横向支撑杆和纵向支撑杆的直径小于主架体杆件的直径。桁架侧向支撑结构2底部通过多个钢管桩5与海床面3固定连接。由杆件构成的桁架侧向支撑结构2经济可靠。
各桁架侧向支撑结构2通过多个环形卡紧装置4固定于单桩基础本体1 外围。每一环形卡紧装置4包括两半圆形卡箍，两半圆形卡箍配合箍套于单桩基础本体1和部分桁架侧向支撑结构2外，并通过半圆形卡箍两端的连接件相互螺接固定。
安装本实施例的一种带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础时，包括步骤：
(1)、在陆上进行桁架侧向支撑结构2的预制，并在与钢管桩5的预设连接处设置连接件；
(2)、在目标海域进行安装点定位，安装单桩基础本体1；
(3)、在目标海域将桁架侧向支撑结构2拖航至安装位置，定位后与单桩基础本体1进行连接；
(4)、完成桁架侧向支撑结构2与单桩基础本体1的固定。
本发明实施例的一种带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础通过桁架侧向支撑结构2的采用来辅助单桩基础本体1，将单桩基础本体1受到的一部分荷载传递至桁架侧向支撑结构2上，增加海上风机单桩基础的水平承载力及抗弯矩能力；有效解决了海上风机单桩基础在水深较大时因柔性变大，支撑不足导致的上部水平向位移及结构振动问题，以及其进而导致的基础结构变形过大，稳定性降低的问题。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础，其特征在于，包括一单桩基础本体和多个桁架侧向支撑结构；所述单桩基础本体底部插设于一海床面下；所述桁架侧向支撑结构固定于所述单桩基础本体的外围并沿所述单桩基础本体的周向均匀间隔分布；所述桁架侧向支撑结构的底面接触并固定于所述海床面；所述桁架侧向支撑结构与所述单桩基础本体的邻接面呈与所述单桩基础本体配合的圆弧面；所述桁架侧向支撑结构与所述圆弧面对置的一外侧面呈斜面，所述斜面底部距离所述单桩基础本体的距离大于所述斜面顶部距离所述单桩基础本体的距离，且所述斜面顶边和所述斜面底边分别与所述圆弧面的径向中心线垂直；所述圆弧面和所述斜面之间的所述桁架侧向支撑结构的两侧面分别与所述圆弧面的径向中心线平行，所述桁架侧向支撑结构的顶面和底面水平设置；所述桁架侧向支撑结构的高度等于所述单桩基础本体位于所述海床面上的部分的长度的三分之二。
2.根据权利要求1所述的带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础，其特征在于，所述圆弧面的弧度为30°或60°，所述圆弧面的弧面半径等于所述单桩基础本体的外径。
3.根据权利要求2所述的带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础，其特征在于，所述桁架侧向支撑结构包括一主架体和固定于所述主架体内部的多个斜向支撑杆，或包括一主架体和固定于所述主架体内部的多个斜向支撑杆、多个横向支撑杆和多个纵向支撑杆；所述主架体由多个主架体杆件构成，所述斜向支撑杆、所述横向支撑杆和所述纵向支撑杆的直径小于所述主架体杆件的直径。
4.根据权利要求3所述的带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础，其特征在于，所述桁架侧向支撑结构底部通过多个钢管桩与所述海床面固定连接。
5.根据权利要求5所述的带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础，其特征在于，各所述桁架侧向支撑结构通过多个环形卡紧装置固定于所述单桩基础本体外围。
6.根据权利要求5所述的带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础，其特征在于，每一所述环形卡紧装置包括两半圆形卡箍，两所述半圆形卡箍配合箍套于所述单桩基础本体和部分所述桁架侧向支撑结构外，并通过所述半圆形卡箍两端的连接件相互螺接固定。
7.根据权利要求6所述的带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础，其特征在于，所述桁架侧向支撑结构的个数为3个或4个。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110374131A (zh) * 2019-07-19 2019-10-25 浙江大学 一种桩筒复合桁架式海上风机基础及其施工工艺

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010035035A1 (de) * 2010-08-20 2012-02-23 Hilgefort Gmbh Anlagenkomponenten Und Apparatebau Gründung für eine Offshore-Windenergieanlage
CN202689022U (zh) * 2012-06-25 2013-01-23 中国水电顾问集团华东勘测设计研究院 一种具有负压筒的海上风电桁架单桩基础结构
US20130227897A1 (en) * 2012-03-01 2013-09-05 Thomas & Betts International, Inc. Truss-Based Monopole Support Structure
CN103930622A (zh) * 2011-10-17 2014-07-16 海上风电科学院 用于海上结构的导管架
CN104563119A (zh) * 2015-01-19 2015-04-29 天津港航工程有限公司 旋转式水上打桩导架
CN208733662U (zh) * 2018-07-23 2019-04-12 上海交通大学 带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010035035A1 (de) * 2010-08-20 2012-02-23 Hilgefort Gmbh Anlagenkomponenten Und Apparatebau Gründung für eine Offshore-Windenergieanlage
CN103930622A (zh) * 2011-10-17 2014-07-16 海上风电科学院 用于海上结构的导管架
US20130227897A1 (en) * 2012-03-01 2013-09-05 Thomas & Betts International, Inc. Truss-Based Monopole Support Structure
CN202689022U (zh) * 2012-06-25 2013-01-23 中国水电顾问集团华东勘测设计研究院 一种具有负压筒的海上风电桁架单桩基础结构
CN104563119A (zh) * 2015-01-19 2015-04-29 天津港航工程有限公司 旋转式水上打桩导架
CN208733662U (zh) * 2018-07-23 2019-04-12 上海交通大学 带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110374131A (zh) * 2019-07-19 2019-10-25 浙江大学 一种桩筒复合桁架式海上风机基础及其施工工艺

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