專利名稱：一種由單樁、筒形基礎和錨索組成的海上風電基礎的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于海上風電基礎技術領域，更加具體地說，涉及將多個筒形基礎與單樁通過錨索相結合的一種新型的海上風電機組基礎型式。
背景技術：
風能作為綠色清潔可再生能源已受到各國能源開發(fā)者的青睞，在海上風電場的建設中，基礎結構是重中之重。海上環(huán)境復雜多變，基礎結構的安全性、經濟性與適應性是制約海上風電開發(fā)的關鍵因素。海上風電基礎結構型式多種多樣，包括多樁導管架、單樁、三腳架基礎、重力式基礎、筒形基礎以及漂浮式基礎等。目前采用最廣泛的基礎型式是單樁基礎。單樁基礎通常由單根大直徑鋼管構成，下部深入土中，提供承載力；中部浸于水中承受波浪海流潮汐等長期循環(huán)作用；上部通過連接段與風機塔筒相連。單樁基礎主要承受風浪流等水平荷載作用，在設計中需要重點考慮其水平承載性能。由于其整體剛度相對較小(較柔)，樁身位移往往較大，且在波浪、風荷載作用下的結構動力響應較大，容易產生疲勞損傷甚至失效。隨著海上風電規(guī)模化的開發(fā)，風力機組單機容量越來越大，5MW甚至更大的機組都已研發(fā)成功，如采用單樁型式，樁的直徑和壁厚將會顯著增加，既增加了成本，也增加了施工難度。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的旨在克服上述問題，提出一種由單樁、筒形基礎和錨索組成的海上風電基礎型式，該基礎結構能有效解決上述問題，同時施工難度低、周期短，經濟效益好。本發(fā)明的技術目的通過下述技術方案予以實現(xiàn):一種由單樁、 筒形基礎和錨索組成的海上風電基礎結構，由單樁、筒形基礎和錨索組成，其中所述筒形基礎均勻分布在以單樁為圓心的圓周上，所述錨索斜向受拉連接筒形基礎和單樁，所述錨索與單樁之間的夾角在30 60°，所述單樁頂部通過法蘭盤與風力機塔筒連接。所述錨索與筒形基礎、單樁之間是通過焊接進行連接。所述單樁為鋼管樁，直徑2-10m，長40_80m。所述錨索為鋼纜索。所述筒形基礎為設有密封頂蓋的鋼制筒，并設置在海床之中，其數(shù)量可選擇設置3 12個，優(yōu)選6 10個，筒形基礎直徑1.5-8m。所述錨索與單樁之間的夾角優(yōu)選40 50°。本發(fā)明技術方案給出了由單樁、筒形基礎和錨索組成的新型的基礎型式，錨索連接筒形基礎和單樁，斜向受拉，充分發(fā)揮地表淺層土的抗力，增強結構抵抗彎矩的能力，減小樁身位移，從而到達減少單樁直徑和厚度的目的?；A結構的軸向荷載由單樁承擔；風、水流、波等環(huán)境荷載產生的水平荷載和彎矩由單樁和多個筒形基礎通過錨索連接共同承擔，由于筒形基礎放射狀地分布在地基之上，與地基的接觸范圍較大，可充分發(fā)揮地表土的水平抗力，提高基樁的水平承載性能，改善基礎抗傾覆能力，降低基樁在動荷載作用下的動力響應。且筒形基礎可采用負壓下沉，施工難度小。


圖1是本發(fā)明的由單樁、筒形基礎和錨索組成的海上風電基礎結構橫剖面圖。圖2是本發(fā)明的由單樁、筒形基礎和錨索組成的海上風電基礎結構俯視圖。其中I為單樁；2為筒形基礎；3為鋼纜索；4為法蘭盤；5為風力機塔筒。
具體實施例方式下面結合具體實施例進一步說明本發(fā)明的技術方案。如附圖1和2所示，一種由單樁、筒形基礎和錨索組成的海上風電基礎結構，包括單個鋼管樁、連接錨索、筒形基礎、法蘭盤和風力機塔筒。連接錨索為鋼纜索，筒形基礎為鋼制的設有密封頂蓋的鋼制筒，共設8個，輻射狀均勻分布于以單樁為圓心的圓周上，單樁上部與風機結構通過法蘭盤連接。單樁直徑4.5m,長80m ;筒形基礎直徑2m。通過鋼纜索與單樁連接和筒形基礎焊接連接，纜索與筒形基礎數(shù)目相同，錨索與 單樁之間的夾角在30 60°之間。所述筒形基礎設置在海床之中，其數(shù)量除8個外，亦可選擇設置3 12個，優(yōu)選6 10個,均勻分布于以單樁為圓心的圓周上,筒形基礎直徑選擇1.5-8m。所述單樁為鋼管樁，直徑選擇2-10m，長度選擇40-80m。所述錨索與單樁之間的夾角優(yōu)選40 50°。具體施工過程中:首先預制單樁與筒形基礎；然后將預制好的單樁先沉貫至一定深度；再將筒形基礎浮運至指定位置，安裝鋼纜索；接著將筒形基礎負壓沉放，張緊纜索；最后安裝風機塔筒。以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領域技術人員能夠不花費創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種由單樁、筒形基礎和錨索組成的海上風電基礎結構，其特征在于，由單樁、筒形基礎和錨索組成，其中所述筒形基礎均勻分布在以單樁為圓心的圓周上，所述錨索斜向受拉連接筒形基礎和單樁，所述錨索與單樁之間的夾角在30 60°，所述單樁頂部通過法蘭盤與風力機塔筒連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種由單樁、筒形基礎和錨索組成的海上風電基礎結構，其特征在于，所述錨索與筒形基礎、單樁之間是通過焊接進行連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種由單樁、筒形基礎和錨索組成的海上風電基礎結構，其特征在于，所述錨索與單樁之間的夾角優(yōu)選40 50°。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種由單樁、筒形基礎和錨索組成的海上風電基礎結構，其特征在于，所述單樁為直徑2 — 10m，長40— 80m的鋼管樁。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種由單樁、筒形基礎和錨索組成的海上風電基礎結構，其特征在于，所述錨索為鋼纜索。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種由單樁、筒形基礎和錨索組成的海上風電基礎結構，其特征在于，所述筒形基礎為設有密封頂蓋的鋼制筒，并設置在海床之中。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種由單樁、筒形基礎和錨索組成的海上風電基礎結構，其特征在于，所述筒形基礎直徑1.5-8m，數(shù)量選擇設置3 12個。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種由單樁、筒形基礎和錨索組成的海上風電基礎結構，其特征在于，所述筒形基礎數(shù)量選擇設置6 10個，筒形基礎直徑2m。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種由單樁、筒形基礎和錨索組成的海上風電基礎結構，其特征在于，所述單樁為直徑4.5m，長80m的鋼管樁。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種由單樁、筒形基礎和錨索組成的海上風電基礎結構，由單樁、多個筒形基礎、錨索組成筒形基礎均勻分布在以單樁為圓心的圓周上；錨索斜向受拉連接筒形基礎和單樁；錨索與筒形基礎、單樁之間是通過焊接進行連接；錨索與單樁之間的夾角在30～60°；單樁頂部通過法蘭盤與風力機塔筒連接。本發(fā)明技術方案給出了由單樁、筒形基礎和錨索組成的新型的基礎型式，錨索連接筒形基礎和單樁，斜向受拉，充分發(fā)揮地表淺層土的抗力，增強結構抵抗彎矩的能力，減小樁身位移，從而到達減少單樁直徑和厚度的目的。
文檔編號E02D5/80GK103225315SQ201310174029
公開日2013年7月31日 申請日期2013年5月11日 優(yōu)先權日2013年5月11日
發(fā)明者王海軍, 楊旭, 練繼建 申請人:天津大學