CN204825995U - 用于海上风电机组的单桩基础结构的抗震调谐液体阻尼器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于海上风电机组的单桩基础结构的抗震调谐液体阻尼器系统，包括钢管桩，钢管桩的桩顶与塔筒连接，钢管桩的底部埋入海底，钢管桩内设有与其截面方向相同的衬板，衬板上设有多个气孔，多个气孔均布在所述衬板上，衬板的上表面安装有水箱。本实用新型在地震作用下桩身位移得到了有效的控制，可大大减少桩基的地震反应。

Description

用于海上风电机组的单桩基础结构的抗震调谐液体阻尼器系统

技术领域

本实用新型涉及海上风电机组及其他海上工程的基础结构，尤其适用于地震区域的桩基，属于海上工程行业土木工程技术领域。

背景技术

自20世纪80年代以来，我国利用大直径钢管桩结构建设了桥梁、码头、海洋平台等近海工程，近年来由于国家鼓励对可再生能源的开发和利用，海上风电得到了迅速发展。由于海上自然环境的特殊性，海上桩基基础要解决防潮水、防海浪、防地震、软弱地基、海水腐蚀、快速施工等一系列问题。

我国位于环太平洋地震带与欧亚地震带之间，地震活动频度高、分布广。许多风资源丰富的地区同时也是地震设防烈度较高的地区，风电场的建设不可能因所处区域是地震区而放弃丰富的风力资源，如台湾海峡海域。随着海上风电的发展，越来越多的风场需要建立在地震带附近甚至是地震频发区。在一些风力发电占总发电量比重较大的地区，一旦发生地震会对当地的生产生活造成较大的损失和不便。

安装抗震调谐液体阻尼器系统的单桩基础，可利用一种固定在桩顶附近的半充满液体的容器（水箱），用以大大减少地震效应，并减轻主体结构的摇晃或振动。抗震调谐液体阻尼系统具有制作廉价、运行可靠和施工简便的特点，能够确保风力发电机基础结构安全顺利运行。随着海上风电及我国港口、海洋事业的发展，特别是在地震带的桩基上，此类结构将有着广阔的应用前景。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于海上风电机组的单桩基础结构的抗震调谐液体阻尼器系统，适用于地震频发海域，具有造价低廉、结构可靠、施工快速简便的特点。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：用于海上风电机组的单桩基础结构的抗震调谐液体阻尼器系统，所述抗震调谐液体阻尼器系统包括作为单桩基础的钢管桩，所述钢管桩的桩顶与海上风电机组的塔筒固定连接，所述钢管桩的底部埋入海底作为支撑结构，所述钢管桩内设有与其截面方向相同的衬板，所述衬板上设有多个气孔，所述多个气孔均布在所述衬板上，气孔大小和分布根据实际衬板承载力的大小和施工要求进行设计和优化。所述衬板的上表面安装有一个或多个特制的水箱，水箱的数量和分布等情况可根据风电机组基础的自身频率情况、所处的地质与水文条件具体确定，也就是说，水箱可以根据本实用新型所布设的具体施工环境特别定制，水箱采用不锈钢材料制成，其内外表面均经过防锈腐蚀处理。

在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：所述钢管桩的管径为5-7m。

所述衬板与所述钢管桩之间采用焊接或者法兰连接。

所述水箱与所述衬板之间采用焊接或者法兰连接。

本实用新型的优势在于充分考虑海上风电机组地震荷载，基础位移控制要求较高的特点，桩基上部采用安装抗震调谐液体阻尼器系统的钢管桩。我国东南沿海海域位于环太平洋地震带，若采用常规超大直径钢管桩，则单根桩受地震作用位移过大，且易发生支撑结构屈曲或整体倾覆，故本实用新型设计常规管径的钢管桩上部安装抗震调谐液体阻尼系统，在地震作用下桩身位移得到了有效的控制，可大大减少桩基的地震反应。

本实用新型的有益效果是：（1）整个抗震调谐液体阻尼器系统可在工厂预制，质量易保证，海上作业量小、作业时间短、长期维护费用少；（2）抗震调谐液体阻尼器系统构造简单、造价低廉，基本上不需要增加或少量增加土建费用；（3）通过调整水箱的尺寸和液体深度，可以很容易地匹配调谐频率。（4）由于抗震调谐液体阻尼器系统的晃动阻力较小，其自动激活性能好，即结构微幅振动时，调谐液体阻尼器系统就可以发挥作用。（5）衬板上中间为镂空式，不会造成打桩困难。（6）抗震调谐液体阻尼器系统通过水的动压力差减小结构因地震造成的振动反应，同时以减振力的形式消耗结构振动的部分能量，从而加快了结构振动反应的衰减过程。

附图说明

图1是本实用新型的实施例1的立面图。

图2是本实用新型的实施例1的平面图。

图3是本实用新型的实施例2的平面图。

图4是本实用新型的实施例3的立面图。

图5是本实用新型的实施例3的平面图。

图6是本实用新型的实施例4的平面图。

图7是本实用新型的实施例5的立面图。

图8是本实用新型的实施例5的平面图。

图9是本实用新型的实施例6的平面图。

图10是实施例1中衬板与钢管桩通过法兰固定的立面图。

图11是实施例1中衬板与钢管桩通过法兰固定的平面图。

具体实施方式

实施例1，参照附图1、2、10、11。

本实用新型的抗震调谐液体阻尼器系统包括作为单桩基础的钢管桩1，钢管桩1采用超大管径（5-7m）的不锈钢材料制成，本实施例中，钢管桩1的管径为6.5m，钢管桩1的桩顶与海上风电机组的塔筒固定连接，钢管桩1的底部埋入海底构成海上风电机组的支撑结构，钢管桩1内设于与其截面方向相同的衬板4，衬板4的直径为6.38m，略小于钢管桩1的内径，衬板4和钢管桩1之间采用焊接固定连接，衬板4的下部根据受力需要可以增加内支撑以加固衬板，衬板4与钢管桩1之间也可以采用法兰5固定连接。

衬板4上设有多个气孔3，多个气孔3均布在衬板4上，多个气孔3使得衬板4形成镂空结构，一方面减轻衬板4的自重，另一方面有利于打桩施工的顺利进行。

衬板4的上表面安装有一个水箱2，水箱2采用圆形，在水箱内冲入一定量的水，然后在水箱2上设置顶封板并且密封好。水箱2可以通过法兰或者焊接的形式固定在衬板4上。水箱2内液体的静止深度与水箱沿震动方向的尺寸之比，可以根据与其地震情况进行调整。

实施例2，参照附图3。

本实施例中，水箱2采用方形，本实施例的其他实施方式与实施例1相同。

实施例3，参照附图4、5。

本实施例中，水箱2为四个，四个水箱2均布在衬板4上，本实施例的其他实施方式与实施例1相同。

实施例4，参照附图6。

本实施例中，水箱2采用方形，本实施例的其他实施方式与实施例3相同。

实施例5，参照附图7、8。

本实施例中，水箱2为八个，八个水箱2均布在衬板4上，本实施例的其他实施方式与实施例1相同。

实施例6，参照附图9。

本实施例中，水箱2采用方形，本实施例的其他实施方式与实施例5相同。

本实用新型的抗震调谐液体阻尼器系统尺寸大小、静止水深、水箱数量和水箱分布等可根据风电机组基础的自身频率情况、所处的地质与水文条件具体确定，本实用新型还可用于类似海上工程的基础。

Claims (4)

1.用于海上风电机组的单桩基础结构的抗震调谐液体阻尼器系统，其特征在于：所述抗震调谐液体阻尼器系统包括作为单桩基础的钢管桩，所述钢管桩的桩顶与海上风电机组的塔筒固定连接，所述钢管桩的底部埋入海底作为支撑结构，所述钢管桩内设有与其截面方向相同的衬板，所述衬板上设有多个气孔，所述多个气孔均布在所述衬板上，所述衬板的上表面安装有一个或多个特制水箱。

2.如权利要求1所述的用于海上风电机组的单桩基础结构的抗震调谐液体阻尼器系统，其特征在于：所述钢管桩的管径为5-7m。

3.如权利要求1所述的用于海上风电机组的单桩基础结构的抗震调谐液体阻尼器系统，其特征在于：所述衬板与所述钢管桩之间采用焊接或者法兰连接。

4.如权利要求1所述的用于海上风电机组的单桩基础结构的抗震调谐液体阻尼器系统，其特征在于：所述水箱与所述衬板之间采用焊接或者法兰连接。