一种由单桩、筒形基础和锚索组成的海上风电基础

摘要

本发明公开了一种由单桩、筒形基础和锚索组成的海上风电基础结构，由单桩、多个筒形基础、锚索组成：筒形基础均匀分布在以单桩为圆心的圆周上；锚索斜向受拉连接筒形基础和单桩；锚索与筒形基础、单桩之间是通过焊接进行连接；锚索与单桩之间的夹角在30～60°；单桩顶部通过法兰盘与风力机塔筒连接。本发明技术方案给出了由单桩、筒形基础和锚索组成的新型的基础型式，锚索连接筒形基础和单桩，斜向受拉，充分发挥地表浅层土的抗力，增强结构抵抗弯矩的能力，减小桩身位移，从而到达减少单桩直径和厚度的目的。

说明书

技术领域

本发明属于海上风电基础技术领域，更加具体地说，涉及将多个筒形基础与单桩通 过锚索相结合的一种新型的海上风电机组基础型式。

背景技术

风能作为绿色清洁可再生能源已受到各国能源开发者的青睐，在海上风电场的建设 中，基础结构是重中之重。海上环境复杂多变，基础结构的安全性、经济性与适应性是 制约海上风电开发的关键因素。

海上风电基础结构型式多种多样，包括多桩导管架、单桩、三脚架基础、重力式基 础、筒形基础以及漂浮式基础等。目前采用最广泛的基础型式是单桩基础。单桩基础通 常由单根大直径钢管构成，下部深入土中，提供承载力；中部浸于水中承受波浪海流潮 汐等长期循环作用；上部通过连接段与风机塔筒相连。单桩基础主要承受风浪流等水平 荷载作用，在设计中需要重点考虑其水平承载性能。由于其整体刚度相对较小（较柔）， 桩身位移往往较大，且在波浪、风荷载作用下的结构动力响应较大，容易产生疲劳损伤 甚至失效。随着海上风电规模化的开发，风力机组单机容量越来越大，5MW甚至更大的 机组都已研发成功，如采用单桩型式，桩的直径和壁厚将会显著增加，既增加了成本， 也增加了施工难度。

发明内容

本发明目的旨在克服上述问题，提出一种由单桩、筒形基础和锚索组成的海上风电 基础型式，该基础结构能有效解决上述问题，同时施工难度低、周期短，经济效益好。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种由单桩、筒形基础和锚索组成的海上风电基础结构，由单桩、筒形基础和锚索 组成，其中所述筒形基础均匀分布在以单桩为圆心的圆周上，所述锚索斜向受拉连接筒 形基础和单桩，所述锚索与单桩之间的夹角在30～60°，所述单桩顶部通过法兰盘与风 力机塔筒连接。

所述锚索与筒形基础、单桩之间是通过焊接进行连接。

所述单桩为钢管桩，直径2-10m，长40-80m。

所述锚索为钢缆索。

所述筒形基础为设有密封顶盖的钢制筒，并设置在海床之中，其数量可选择设置3～12 个，优选6～10个，筒形基础直径1.5-8m。

所述锚索与单桩之间的夹角优选40～50°。

本发明技术方案给出了由单桩、筒形基础和锚索组成的新型的基础型式，锚索连接 筒形基础和单桩，斜向受拉，充分发挥地表浅层土的抗力，增强结构抵抗弯矩的能力， 减小桩身位移，从而到达减少单桩直径和厚度的目的。基础结构的轴向荷载由单桩承担； 风、水流、波等环境荷载产生的水平荷载和弯矩由单桩和多个筒形基础通过锚索连接共 同承担，由于筒形基础放射状地分布在地基之上，与地基的接触范围较大，可充分发挥 地表土的水平抗力，提高基桩的水平承载性能，改善基础抗倾覆能力，降低基桩在动荷 载作用下的动力响应。且筒形基础可采用负压下沉，施工难度小。

附图说明

图1是本发明的由单桩、筒形基础和锚索组成的海上风电基础结构横剖面图。

图2是本发明的由单桩、筒形基础和锚索组成的海上风电基础结构俯视图。

其中1为单桩；2为筒形基础；3为钢缆索；4为法兰盘；5为风力机塔筒。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

如附图1和2所示，一种由单桩、筒形基础和锚索组成的海上风电基础结构，包括 单个钢管桩、连接锚索、筒形基础、法兰盘和风力机塔筒。

连接锚索为钢缆索，筒形基础为钢制的设有密封顶盖的钢制筒，共设8个，辐射状 均匀分布于以单桩为圆心的圆周上，单桩上部与风机结构通过法兰盘连接。单桩直径 4.5m，长80m；筒形基础直径2m。通过钢缆索与单桩连接和筒形基础焊接连接，缆索与 筒形基础数目相同，锚索与单桩之间的夹角在30～60°之间。

所述筒形基础设置在海床之中，其数量除8个外，亦可选择设置3～12个，优选6～10 个，均匀分布于以单桩为圆心的圆周上，筒形基础直径选择1.5-8m。所述单桩为钢管桩， 直径选择2-10m，长度选择40-80m。所述锚索与单桩之间的夹角优选40～50°。

具体施工过程中：首先预制单桩与筒形基础；然后将预制好的单桩先沉贯至一定深 度；再将筒形基础浮运至指定位置，安装钢缆索；接着将筒形基础负压沉放，张紧缆索； 最后安装风机塔筒。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下， 任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落 入本发明的保护范围。