CN219471002U - 一种外加桁架加固结构的海上风机单桩基础 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种外加桁架加固结构的海上风机单桩基础，包括钢管桩和桁架加固结构，桁架加固结构包括上连接环、下连接环和至少三个连接块，上连接环和下连接环均设于钢管桩上，连接块与上连接环之间设有上连接杆，连接块与下连接环之间设有下连接杆，下连接环的底面与连接块的底面相平，连接环的底面连接有埋入海床的辅助桩。本实用新型能够提高钢管桩的承载力和稳固性，使得钢管桩不易发生倾覆。

Description

一种外加桁架加固结构的海上风机单桩基础

技术领域

本实用新型属于海上风力发电技术领域，尤其涉及一种外加桁架加固结构的海上风机单桩基础。

背景技术

风力发电作为目前世界上发展最快、最具商业化和规模化开发条件的可再生能源之一，自上个世纪80年代以来，在世界各国范围内受到广泛的重视。而海上风电更具有风能资源丰富，可开发潜能大等优势，自1991年丹麦建成了世界上首座海上风电场以来，海上风电场逐渐成为风力发电的开发重点。我国海岸线漫长，具有丰富的近海风能资源，海上风电的建设将带动我国海洋经济全面复苏，特别是海洋能源开发利用，势将成为实现“双碳”目标的“蓝色途径”。

风机基础作为风电机组的支撑体系，负责将基础过渡连接段传递的风机荷载以及自身服役期间受到的波浪、风、洋流荷载以及靠泊力和撞击力等传递到地基土中，成本约占整个海上风电场投资的25%，在海上风电建设中地位十分重要。海上风机基础的建设受到海洋气象条件、水文条件和海底地质环境等因素的影响，涉及多个领域和专业，是海上风电场建设的难点之一。

中国实用新型于2021 .09 .16公开了一种海上风电加固装置，公开号为CN216156665 U，，其中加固装置包括桩基础和导管，桩基础的一部分埋入海床中。导管从桩基础内部穿过桩基础的周壁插入海床中，导管的位于桩基础内的部分设有灌浆口，导管的插入海床中的部分设有注浆口，导管用于向海床内注入海床加固材料以加固桩基础附近的海床。

上述专利方案中，由于导管需要在桩基础埋入海床中时插入海床，导致施工难度较大，施工效率低。

实用新型内容

本实用新型目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种外加桁架加固结构的海上风机单桩基础，能够提高钢管桩的承载力和稳固性，使得钢管桩不易发生倾覆，降低施工难度，同时提高施工效率。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种外加桁架加固结构的海上风机单桩基础，其特征在于：包括钢管桩和桁架加固结构，桁架加固结构包括上连接环、下连接环和至少三个连接块，上连接环和下连接环均设于钢管桩上，连接块与上连接环之间设有上连接杆，连接块与下连接环之间设有下连接杆，下连接环的底面与连接块的底面相平，连接块的底面连接有埋入海床的辅助桩。通过上连接环和下连接环，能够方便钢管桩与桁架加固结构的连接，连接块、上连接杆和下连接杆的设置，使得桁架加固结构呈台状支撑架，提高对钢管桩的支撑，同时辅助桩能够插入到海床，能够提高钢管桩的承载性能，提高与海床连接的稳固性，使得钢管桩不易发生倾覆。通过下连接环与连接块齐平的设置，能够使得桁架加固结构的底部与海床相贴合，同时使得桁架加固结构与钢管桩形成三角稳固结构，提高支撑效果和整体的稳固性。桁架加固结构为预制件，在岸上完成上连接环、下连接环和连接块等结构的连接，之后将上连接环和下连接环安装在钢管桩的指定位置，并与钢管桩一起进行沉桩作业。连接块为块状结构，能够相较于管状结构，有效增大桁架加固结构与海床的相互作用面积，增加结构整体稳定性，减少风机的水平位移。

进一步，相邻连接块之间设有固定杆以实现相邻连接块之间的连接。固定杆连接相邻连接块，提高桁架加固结构的整体稳定性，提高对钢管桩的支撑效果。

进一步，相邻上连接杆之间设有加强杆。加强杆连接上连接杆，提高桁架整体强度。

进一步，相邻上连接杆之间设有的加强杆的数量为两根，两个加强杆交叉设置并在交叉处固定连接。两根加强杆交叉设置，能够提高整体的连接强度，提高支撑加固效果。

进一步，连接块的数量为四个。通过四个设置的连接块，提高桁架加固结构与海床的接触面积，使得整体不易发生倾覆。同时相较于三个连接块的三角形结构，能够在下连接杆长度相同的情况下，增加下连接杆围成的面积，从而提高整体的稳定性。五个及以上的连接块的设置，稳固性提升较小，同时钢材的消耗大大增加。

进一步，辅助桩为实心圆柱结构，桩底成倒圆锥形。实心圆柱结构能够提高辅助桩的强度，底部的倒圆锥形设计，则能够使得辅助装打入海床中更加轻松。

进一步，桁架加固结构的表面设有耐海水腐蚀镀层。通过耐海水腐蚀镀层的设置，使得桁架加固结构不易腐蚀，延长其使用寿命。

进一步，固定杆、上连接杆、下连接杆和辅助桩在连接块的内部相连接。在固定杆、上连接杆、下连接杆和辅助桩连接完成以后，将连接块设置与其连接处的外部，能够对连接处起到保护作用，提高其连接强度。连接块可采用混凝土浇筑形成。

本实用新型由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

1.作为一种海上风机单桩基础桁架加固结构，在岸上便可将结构焊接组装完成，具有结构简单、安装方便、安全可靠的优点。

2.桁架加固结构体积轻盈，用钢量少，与钢管桩形成三角稳固结构，提高单桩基础的抗弯能力。

3.混凝土连接块有效增大基础与海床接触面积，提高单桩基础的承载能力。

4.辅助桩对单桩基础起到加固稳定作用，在机组投入运行之后，增大结构与海床土体的相互作用面积，增加结构整体稳定性，减少风机的水平位移，有利于机组安全稳定运行。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型一种外加桁架加固结构的海上风机单桩基础的结构示意图；

图2为本实用新型中钢管桩和桁架加固结构连接的结构示意图；

图3为本实用新型中桁架加固结构的结构示意图。

图中，10-桁架加固结构；11-上连接环；12-下连接环；14-连接块；15-辅助桩；16-上连接杆；17-下连接杆；18-固定杆；19-加强杆；2-钢管桩。

实施方式

如图1至图3所示，为本实用新型一种外加桁架加固结构的海上风机单桩基础，包括钢管桩2和桁架加固结构10，桁架加固结构10包括上连接环11、下连接环12和沿周向布置的至少三个连接块14，上连接环11和下连接环12均设于钢管桩2上，连接块14与上连接环11之间设有上连接杆16，连接块14与下连接环12之间设有下连接杆17，下连接环12的底面与连接块14的底面相平，连接块14的底面连接有埋入海床的辅助桩15。通过上连接环11和下连接环12，能够方便钢管桩2与桁架加固结构10的连接，连接块14、上连接杆16和下连接杆17的设置，使得桁架加固结构10呈台状支撑架，提高对钢管桩2的支撑，同时辅助桩15能够插入到海床，能够提高钢管桩2的承载性能，提高与海床连接的稳固性，使得钢管桩2不易发生倾覆。通过下连接环12与连接块14齐平的设置，能够使得桁架加固结构10的底部与海床相贴合，同时使得桁架加固结构10与钢管桩2形成三角稳固结构，提高支撑效果和整体的稳固性。桁架加固结构10为预制件，在岸上完成上连接环11、下连接环12和连接块14等结构的连接，之后将上连接环11和下连接环12安装在钢管桩2的指定位置，并与钢管桩2一起进行沉桩作业。连接块14为块状结构，能够相较于管状结构，有效增大桁架加固结构10与海床的相互作用面积，真假结构整体稳定性，减少风机的水平位移。辅助桩15可根据海床土层地质资料选择适当的长度，以获得最高的工程效益。

相邻连接块14之间设有固定杆18以实现相邻连接块14之间的连接。固定杆18连接相邻连接块14，提高桁架加固结构10的整体稳定性，提高对钢管桩2的支撑效果。

相邻上连接杆16之间设有加强杆19。加强杆19连接上连接杆16，提高桁架整体强度。

相邻上连接杆16之间设有的加强杆19的数量为两根，两个加强杆19交叉设置并在交叉处固定连接。两根加强杆19交叉设置，能够提高整体的连接强度，提高支撑加固效果。

连接块14的数量为四个。通过四个设置的连接块14，提高桁架加固结构10与海床的接触面积，使得整体不易发生倾覆。同时相较于三个连接块14的三角形结构，能够在下连接杆17长度相同的情况下，增加下连接杆17围成的面积，从而提高整体的稳定性。五个及以上的连接块14的设置，稳固性提升较小，同时钢材的消耗大大增加。连接块14尺寸应至少保证为5倍桁架管的直径，以充分连接桁架结构与辅助桩15并通过增大与土体的接触面积来增加单桩基础的稳定性。

辅助桩15为实心圆柱结构，桩底成倒圆锥形。实心圆柱结构能够提高辅助桩15的强度，底部的倒圆锥形设计，则能够使得辅助装打入海床中更加轻松。

桁架加固结构10的表面设有耐海水腐蚀镀层。通过耐海水腐蚀镀层的设置，使得桁架加固结构10不易腐蚀，延长其使用寿命。

固定杆18、上连接杆16、下连接杆17和辅助桩15在连接块14的内部相连接。在固定杆18、上连接杆16、下连接杆17和辅助桩15连接完成以后，将连接块14设置与其连接处的外部，能够对连接处起到保护作用，提高其连接强度。连接块14可采用混凝土浇筑形成。

在安装本实施例的一种带有桁架侧向支撑结构的海上风机单桩基础时，包括以下步骤：

1.在陆地上预制桁架加固结构10，钢管桩2通过嵌套、焊接与桁架加固结构10相连接；

2.在目标海域进行安装点定位，将桁架加固结构10的钢管桩2打入海床指定深度；

3.检查桁架加固结构10的完整性和辅助桩15的嵌入质量。

以上仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此。任何以本实用新型为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本实用新型的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种外加桁架加固结构的海上风机单桩基础，其特征在于：包括钢管桩和桁架加固结构，所述桁架加固结构包括上连接环、下连接环和至少三个连接块，所述上连接环和所述下连接环均设于所述钢管桩上，所述连接块与所述上连接环之间设有上连接杆，所述连接块与所述下连接环之间设有下连接杆，所述连接块的底面连接有埋入海床的辅助桩。

2.根据权利要求1所述的一种外加桁架加固结构的海上风机单桩基础，其特征在于：所述下连接环的底面与所述连接块的底面相平。

3.根据权利要求1所述的一种外加桁架加固结构的海上风机单桩基础，其特征在于：相邻所述连接块之间设有固定杆以实现相邻连接块之间的连接。

4.根据权利要求1所述的一种外加桁架加固结构的海上风机单桩基础，其特征在于：相邻所述上连接杆之间设有加强杆。

5.根据权利要求4所述的一种外加桁架加固结构的海上风机单桩基础，其特征在于：相邻所述上连接杆之间设有的所述加强杆的数量为两根，两个所述加强杆交叉设置并在所述交叉处固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种外加桁架加固结构的海上风机单桩基础，其特征在于：所述连接块的数量为四个。

7.根据权利要求1所述的一种外加桁架加固结构的海上风机单桩基础，其特征在于：所述辅助桩为实心圆柱结构，桩底成倒圆锥形。

8.根据权利要求1所述的一种外加桁架加固结构的海上风机单桩基础，其特征在于：所述桁架加固结构的表面设有耐海水腐蚀镀层。

9.根据权利要求3所述的一种外加桁架加固结构的海上风机单桩基础，其特征在于：所述固定杆、所述上连接杆、所述下连接杆和所述辅助桩在所述连接块的内部相连接。