CN201943084U - 一种带稳定翼的海上风力发电机负压桶型基础结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带稳定翼的海上风力发电机负压桶型基础结构。本实用新型所要解决的技术问题是提出一种带稳定翼的海上风力发电机负压桶型基础结构，旨在改善传统负压桶型风机基础的水平承载性能，提高桶基的水平承载力。解决该问题的技术方案：该结构包括沉桩施工于海床上的桶基，在海床泥面以下近地表的高程处、所述桶基外周加装有一组稳定翼，稳定翼以桶基为中心呈放射状布置，长度方向与桶基轴向平行，宽度方向与桶基轴向垂直。本实用新型可用于适用于海上风力发电行业。

Description

一种带稳定翼的海上风力发电机负压桶型基础结构

技术领域

本实用新型涉及一种海上风力发电机基础结构，特别是一种带稳定翼的海上风力发电机负压桶型基础结构，适用于海上风力发电行业。

背景技术

负压桶型基础利用渗流理论和桶基负压沉贯原理，将传统桩基础转变为短粗的桶型基础(简称“桶基”)，并将其作为短粗的刚性开口薄壁圆筒壳，利用桶基自重和上部结构重量，将桶基压入海底一定深度，形成密封条件，然后用泵抽吸，在桶体内部形成负压，依靠桶顶内外表面压差，将桶体压入海底预定深度。

负压桶型基础目前尚未规模性应用于海上风电场建设领域，具有广阔的研究、应用和发展的空间。海上风电结构主要承受风、浪、流等水平荷载作用，传统的桶基为达到承载力(特别是水平承载力)的要求，往往体积较大(主要体现在桶径较大)。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述技术问题，提出一种带稳定翼的海上风力发电机负压桶型基础结构，旨在改善传统负压桶型风机基础的水平承载性能，提高桶基的水平承载力。

本实用新型所采用的技术方案是：一种带稳定翼的海上风力发电机负压桶型基础结构，具有沉桩施工于海床上的桶基，其特征在于：在海床泥面以下近地表的高程处、所述桶基外周加装有一组稳定翼，稳定翼以桶基为中心呈放射状布置，长度方向与桶基轴向平行，宽度方向与桶基轴向垂直。

所述桶基根据需要采用钢制或钢筋混凝土制，当采用钢制桶基时，稳定翼与桶基焊接固定，并在稳定翼与桶基之间焊有支撑构件；当采用钢筋混凝土制桶基时，稳定翼嵌入桶基内部并与之形成整体(可在桶基预制的浇筑过程中一并嵌入浇筑成整体)；

所述稳定翼沿桶基外周均匀分布，稳定翼的形状近似矩形，其下翼缘制有10～20°的减阻角θ₁，上翼缘制有10～20°的减缓应力集中的坡角θ₂。

对于大直径的单筒基础，桶基一般高8～12m、直径10～25m，此时，桶基上装4～8个稳定翼，稳定翼的宽度为5～8m，长度不小于桶基高度的1/2、不大于桶基高度。

对于小直径的多筒基础，桶基一般高4～8m、直径4～10m，此时，桶基上装3～4个稳定翼，稳定翼的宽度不小于桶基直径的1/2、不大于桶基直径，长度不小于桶基高度的1/2、不大于桶基高度。

本实用新型的有益效果是：本实用在负压桶型风机基础上加装了一组位于海床泥面以下的稳定翼。1)稳定翼可增强桶基近地表段的刚度；2)稳定翼可充分发挥近地表浅层桩前土的抗力，增强桶型基桩水平承载性能；3)沉桩后稳定翼位于海床泥面以下，不会对上部结构的安装等产生影响；4)稳定翼的设置不会对负压桶型基础的负压沉桩及调平产生影响。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的立面布置图。

图2是图1、图3加翼桶基部分的俯视图。

图3是本实用新型实施例二的立面布置图。

图4是本实用新型实施例三的立面布置图。

图5是图4的俯视图。

图6是本实用新型实施例一至三中稳定翼的结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，本实施例为大直径的单桶负压桶型基础结构，具有沉桩施工于海床上的钢制的桶基1，桶基为钢制或钢筋混凝土制(根据需要取用，本例为钢制)，位于桶基上方的上部结构4同传统的单桩结构(两者的连接方式非本专利涉及内容，此处略)，该大直径桶基1高8～12m，直径为10～25m(桶内分隔成多舱结构增强整体稳定性并便于负压沉桩和调平)。与传统的负压桶型风机基础结构不同，本例在海床泥面以下近地表的高程处、桶基1桩身上焊接有一组钢板材质(型号为Q345C)的稳定翼2，稳定翼以桶基1为中心呈放射状布置，长度方向与桶基轴向平行，宽度方向与桶基轴向垂直。

如图2所示，稳定翼2沿桶基外圆周均匀布置，数目根据需要取用：对于这种大直径的负压桶型基础结构，稳定翼常设置4～8个，本例为8个。为保证稳定翼2和桶基1之间的连接强度，在此二者之间还焊接有支撑构件3。桶基1与上部结构4之间的加强方式与常规负压桶型基础相关连接方法相同。

如图6所示，稳定翼2的形状近似矩形，考虑到沉桩阻力及应力集中的问题，可将稳定翼的上、下翼缘进行坡度化处理：稳定翼开始入泥后，阻力将增加，鉴于此，将稳定翼的下翼缘2-1作坡度化处理，将下翼缘2-1加工成带减阻角θ₁，10°≤θ₁≤20°；稳定翼的上翼缘2-2与桶基1连接处易发生应力集中，鉴于此，将上翼缘2-2作坡度化处理，将上翼缘2-2加工成带减缓应力集中的坡角θ₂，10°≤θ₂≤20°。图6中，附图标记2-3表示稳定翼内缘，与桶基相连；附图标记2-4表示稳定翼外缘。

稳定翼宽度(W)一般取5～8m；稳定翼长度(L)以桶基高度(H)为参照，取值范围建议在1/2H≤W≤H；对于上述指标(W、L)的具体取值，宜通过数值模拟优化计算结果作适当调整，以期达到最理想效果。

本实施例的施工方法如下：

稳定翼2与桶基1的选材、选型、加工和装配工作在沉桩前预先完成，对于稳定翼自身几何形状及相对桶基的位置的确定需配合数值模拟计算或等同的相关计算进行优化选型最终确定；沉桩施工与无稳定翼的普通负压桶型基础相同(即采用负压沉贯)，无需增加其它辅助设备或措施；沉桩施工完成后稳定翼完全位于泥面5以下，因此不会对上部结构的施工等造成任何影响。

实施例二：

如图2、图3所示，本实施例也为大直径的单桶负压桶型基础结构，其结构特点与实施例1相似，桶基为钢制或钢筋混凝土制(根据需要取用)，不同之处仅在于：位于桶基1上方的上部结构4为传统多桩结构的导管架部分(图中以三桩导管架基础型式的导管架部分作为示意)，稳定翼2嵌入桶基1内部并在桶基浇注时与之形成整体。

实施例三：

如图4、图5所示，本实施例为小直径的多桶负压桶型基础结构，它具有沉桩施工于海床上的多个桶基1(上部结构4与桶基1间的连接方式为：一个原桩套筒位置对应一个桶基，而非实施例一、二中整体固定于大直径桶基上)。这种多桶结构的桶基一般为钢制，本例在海床泥面以下近地表的高程处、每个桶基1的桩身上焊接有4个(也可采用3个)均匀分布的稳定翼2，稳定翼与桶基之间焊有连接构件3。稳定翼2的结构如图6所示，与实施例一相同，不同之处在于：其宽度不小于桶基直径的1/2、不大于桶基直径，长度不小于桶基高度的1/2、不大于桶基高度。

无论是何种型式的负压桶型海上风机基础结构，只要该基础结构“在海床泥面以下近地表的高程处、在桶基外周加装了一组稳定翼，稳定翼以桶基为中心呈放射状布置，长度方向与桶基轴向平行，宽度方向与桶基轴向垂直”，则落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种带稳定翼的海上风力发电机负压桶型基础结构，具有沉桩施工于海床上的桶基(1)，其特征在于：在海床泥面以下近地表的高程处、所述桶基(1)外周加装有一组稳定翼(2)，稳定翼以桶基为中心呈放射状布置，长度方向与桶基轴向平行，宽度方向与桶基轴向垂直。

2.根据权利要求1所述的带稳定翼的海上风力发电机负压桶型基础结构，其特征在于：所述桶基(1)为钢筋混凝土制，所述稳定翼(2)嵌入桶基(1)内部并与之形成整体；

3.根据权利要求1所述的带稳定翼的海上风力发电机负压桶型基础结构，其特征在于：所述桶基(1)为钢制，所述稳定翼(2)与桶基(1)焊接固定，并在稳定翼与桶基之间焊有支撑构件(3)。

4.根据权利要求1或2或3所述的带稳定翼的海上风力发电机负压桶型基础结构，其特征在于：所述稳定翼(2)沿桶基(1)外周均匀分布，稳定翼的形状近似矩形，其下翼缘(2-1)制有10～20°的减阻角θ₁，上翼缘(2-2)制有10～20°的减缓应力集中的坡角θ₂。

5.根据权利要求4所述的带稳定翼的海上风力发电机负压桶型基础结构，其特征在于：所述桶基(1)高8～12m、直径为10～25m，其上装有4～8个稳定翼(2)，稳定翼的宽度为5～8m，长度不小于桶基高度的1/2、不大于桶基高度。

6.根据权利要求4所述的带稳定翼的海上风力发电机负压桶型基础结构，其特征在于：所述桶基(1)高4～8m、直径为4～10m，其上装有3～4个稳定翼(2)，稳定翼的宽度不小于桶基直径的1/2、不大于桶基直径，长度不小于桶基高度的1/2、不大于桶基高度。

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