本實用新型涉及一種風電場風機單樁基礎試樁支撐結構，特別是涉及一種帶扁擔結構的海上風電場風機單樁基礎試樁支撐結構。

背景技術：

如今全球的能源危機越來越嚴重，尤其是作為主要能源的煤和石油，不僅資源有限，不可再生，而且還會對環(huán)境造成嚴重污染。近年來溫室效應、全球變暖已成為全球矚目的環(huán)境危機，因此，清潔綠色能源必然成為未來趨勢，而風能就是其中之一。我國幅員遼闊，海岸線長，海上風能資源十分豐富。海上風電場具有風速大、有效發(fā)電時間長、不占用陸地、距離負荷中心近等優(yōu)點，具有很好的可開發(fā)前景。

單樁基礎是海上風電的最主要的基礎型式。在歐洲單樁基礎占比達70％以上。在國內單樁基礎所占比例也不斷提升。單樁基礎的鋼管樁直徑通常在4～7m之間。單樁基礎由單個鋼管樁構成，鋼管樁安裝在海床下30～60m的地方。單樁基礎因為成本低、施工方便而在國外獲得了廣泛應用。

然而，對于單樁基礎，實踐遠遠走在了理論的前邊。大直徑單樁的理論與傳統樁基存在較大差異。迫切需要更新樁基理論以適應大直徑單樁基礎的發(fā)展。而理論的發(fā)展需要實測數據的支持。目前國內外尚未見直接使用大直徑單樁試樁的實例。另外傳統的試樁方法有豎向承載力試驗和水平承載力試驗。豎向承載力試驗主要承受豎向壓力或拔力作用，測試樁基承載力或樁基分層側阻力。水平承載力主要承受水平力作用，主要測試樁身位移與樁側土位移的關系。水平試樁雖然也產生一定的彎矩，但是由于海上作業(yè)難以提供較大的水平加載抗力，從而提供的彎矩數值有限。而風機基礎尤其是大直徑單樁基礎主要承受大傾覆彎矩作用，其彎矩數值遠大于通常的水平試樁產生的彎矩。這兩種試驗方法的樁基承載性狀同單樁基礎承受的大傾覆彎矩承載性狀存在較大差異。

技術實現要素：

鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型要解決的技術問題在于提供一種帶扁擔結構的海上風電場風機單樁基礎試樁支撐結構，突破傳統軸向承載力試驗和水平承載力試驗的限制，可以實現對風機基礎施加大傾覆彎矩。

為實現上述目的，本實用新型提供一種帶扁擔結構的海上風電場風機單樁基礎試樁支撐結構，包括豎直插入海底的試驗樁、第一支撐樁和第二支撐樁，所述第一支撐樁和第二支撐樁分別位于所述試驗樁的左右兩側；所述第一支撐樁的上方固設有第一縱梁，所述第二支撐樁的上方固設有第二縱梁；所述試驗樁的上方固設有一扁擔梁，所述扁擔梁的第一端位于所述第一縱梁下方，所述扁擔梁的第二端位于所述第二縱梁的上方，所述扁擔梁上設有第一頂升裝置，所述第一頂升裝置位于所述扁擔梁和所述第一縱梁之間，所述第二縱梁上設有第二頂升裝置，所述第二頂升裝置位于所述扁擔梁和所述第二縱梁之間。

優(yōu)選地，所述第一支撐樁設有兩根或多根，對稱分布在所述扁擔梁的兩側。

優(yōu)選地，所述第二支撐樁設有兩根或多根，所有的所述第二支撐樁并排排列，并分別與所述第二縱梁連接。

優(yōu)選地，所述第一頂升裝置和第二頂升裝置均為千斤頂。

優(yōu)選地，所述扁擔梁通過焊接或法蘭連接在所述試驗樁的頂部。

如上所述，本實用新型涉及的帶扁擔結構的海上風電場風機單樁基礎試樁支撐結構，具有以下有益效果：使用本實用新型方法進行單樁基礎試樁，可以克服傳統試樁方法的局限，利用豎向加載實現了施加大傾覆彎矩對單樁基礎進行試樁并量測水平位移與水平土抗力的關系，使單樁基礎試樁更貼合單樁基礎的承載性狀。采用扁擔結構并在扁擔梁兩頭分別施加上推力和下推力尤其實用于厚覆蓋層地區(qū)試樁，由于第二支撐樁處于受壓狀態(tài)，第一支撐樁處于受拉狀態(tài)，通過第一支撐樁和第二支撐樁提供的反力在扁擔梁的兩端分別提供壓力和拔力，從而為單樁提供試驗彎矩。本實用新型還解決了水平承載力試驗反力較小不能提供較大彎矩的缺陷，使試樁更符合單樁基礎的工作性狀。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖2為圖1的俯視圖。

元件標號說明

10 試驗樁

20 第一支撐樁

21 第一縱梁

22 第一頂升裝置

30 第二支撐樁

31 第二縱梁

32 第二頂升裝置

40 扁擔梁

具體實施方式

以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點及功效。

須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本實用新型所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本實用新型所揭示的技術內容能涵蓋的范圍內。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本實用新型可實施的范疇。

如圖1和圖2所示，本實用新型提供一種帶扁擔結構的海上風電場風機單樁基礎試樁支撐結構，包括豎直插入海底的試驗樁10、第一支撐樁20和第二支撐樁30，所述第一支撐樁20和第二支撐樁30分別位于所述試驗樁10的左右兩側。所述第一支撐樁20的上方固設有第一縱梁21，所述第二支撐樁30的上方固設有第二縱梁31。所述試驗樁10的上方固設有一扁擔梁40，所述扁擔梁40的第一端41位于所述第一縱梁21下方，所述扁擔梁40的第二端42位于所述第二縱梁31的上方。所述扁擔梁40上設有第一頂升裝置22，所述第一頂升裝置22位于所述扁擔梁40和所述第一縱梁21之間，所述第一頂升裝置22給所述扁擔梁40施加向下的推力，所述第一縱梁21受到所述第一頂升裝置22提供向上的反作用力，使得所述第一支撐樁20處于受拉狀態(tài)；所述第二縱梁31上設有第二頂升裝置32，所述第二頂升裝置32位于所述扁擔梁40和所述第二縱梁31之間，所述第二頂升裝置32給所述扁擔梁40提供向上的推力，所述第二縱梁31受到所述第二頂升裝置32提供向下的反作用力，使得所述第二支撐樁30處于受壓狀態(tài)。本實用新型通過第一支撐樁20和第二支撐樁30提供的反力在扁擔梁40的兩端分別提供壓力和拔力，從而為試驗樁10提供試驗彎矩。

如圖1和圖2所示，優(yōu)選地，所述第一支撐樁20設有一根、兩根或多根，對稱分布在所述扁擔梁40的兩側，例如所述第一支撐樁20設有兩根時，兩根所述第一支撐樁20對稱分布在所述扁擔梁40的兩側。優(yōu)選地，所述第二支撐樁30設有一根、兩根或者多根，當所述第二支撐樁30設有一根時，所述第二支撐樁30位于所述扁擔梁40的第二端42的正下方，當第二支撐樁30設有偶數根，對稱分布在所述扁擔梁40的兩側；當第二支撐樁30設有奇數根時，其中一根所述第二支撐樁30位于所述扁擔梁40的第二端42的正下方，其余所有的第二支撐樁30對稱分布在所述扁擔梁40的兩側。優(yōu)選地，所述第一頂升裝置22和第二頂升裝置32均為千斤頂。優(yōu)選地，所述扁擔梁40通過焊接或法蘭連接在所述試驗樁10的頂部，使所述扁擔梁40和所述試驗樁10的連接更可靠。

如圖1和圖2所示，本實用新型還提供一種帶扁擔結構的海上風電場風機單樁基礎試樁支撐結構的施工方法，包括以下步驟：

S1、使用打樁錘進行試驗樁10沉樁施工，使得所述試驗樁10豎直插入海底；

S2、使用打樁錘進行第一支撐樁20沉樁施工，使得所述第一支撐樁20豎直插入海底；使用打樁錘進行第二支撐樁30沉樁施工，使得所述第二支撐樁30豎直插入海底；

S3、在第一支撐樁20的上方架設第一縱梁21，使得第一支撐樁20和第一縱梁21相連接；在第二支撐樁30的上方架設第二縱梁31，使得第二支撐樁30和第二縱梁31相連接；

S4、架設扁擔梁40，使得扁擔梁40固定連接在所述試驗樁的頂部，第一端位于所述第一縱梁21的下方，第二端位于所述第二縱梁31的上方；

S5、在所述扁擔梁40和所述第一縱梁21之間放置第一頂升裝置22，在所述扁擔梁40和所述第二縱梁31之間放置第二頂升裝置32。

優(yōu)選地，步驟S2中，依次對不同的第一支撐樁20進行沉樁施工，并使其對稱分布在所述扁擔梁40的兩側；依次對不同的第二支撐樁30進行沉樁施工，并使其并排排列，直至所有的第二支撐樁30完成沉樁施工。

優(yōu)選地，步驟S2中，依次將不同的第一支撐樁20和第一縱梁21相連接，直至所有的第一支撐樁20與第一縱梁21相連接；依次將不同的第二支撐樁30和第二縱梁31相連接，直至所有的第二支撐樁30與第二縱梁31相連接。

以下提供一種本實用新型試樁方法的實施例：

S1、啟動第一頂升裝置22和第二頂升裝置32，對所述扁擔梁40進行多次同步加載，第一頂升裝置22和第二頂升裝置32分別對扁擔梁40提供壓力和拔力，確保每次壓力和拔力的總和相等，同時記錄每次加載過程中試驗樁10的樁身轉角和樁身應變量，直至到達試驗樁10的極限彎矩，維持第一頂升裝置22和第二頂升裝置32的油壓。以試驗樁10上部傳來的極限彎矩為160000kN·m為例，通過16m扁擔梁40對試驗樁10進行加載，則需要提供10000kN的豎向力，在本實施例中可以將第一頂升裝置22和第二頂升裝置32對扁擔梁的加載力平均分為10次同步加載，每次壓力和拔力的加載力總和為1000kN。

S2、對第一頂升裝置22和第二頂升裝置32卸載，將第一頂升裝置22和第二頂升裝置32對扁擔梁40的加載力平均分為多次進行卸載，同時記錄每次卸載過程中試驗樁10的樁身轉角和樁身應變量，直至第一頂升裝置22和第二頂升裝置32對扁擔梁40的加載力完全卸載，關閉啟動第一頂升裝置22和第二頂升裝置32，在本實施例中可以對第一頂升裝置22和第二頂升裝置32對扁擔梁的加載力平均分為5次卸載，每步卸載2000kN。

S3、根據加載過程試驗樁10的樁身轉角與樁身應變量計算試驗樁10的樁身變位與土對試驗樁10的反作用力的關系；根據卸載過程試驗樁10的樁身轉角與樁身應變量計算試驗樁10的樁身變位與土對試驗樁10的反作用力的關系。

綜上所述，本實用新型有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。