[实用新型]一种海上风机装配式斜桩基础

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种桩基础结构，特别是涉及了一种海上风机装配式斜桩基础，适用于装机容量较大的风机和水深较深的海域。

背景技术

风能是目前发展迅速、产业前景最好的可再生能源之一。由于海上风速大、风力持久稳定和风能产量高，较小的风湍流对风电机组寿命损耗小，风力发电机建造和使用受土地、环境噪声制约较弱，风电机组从陆地走向海上和大型化已成为国际风电发展的趋势。

目前海上风机一般采用大直径单桩基础、三角架基础与四脚架基础、导管架基础、高桩承台基础等基础形式。但是在实际应用过程中，由于它们各自结构本身存在的各种问题，都或多或少地制约了它们的推广与应用。

大直径单桩基础：虽然它的基础结构受力简单、加工制造方便，但是它的桩径大，对施工设备要求高(需引进大型液压打桩锤)，特殊地质沉桩难度大；受海底地质条件和水深约束较大，水太深容易出现较大弯曲变形；对冲刷很敏感，需精心设计防冲刷措施；长期循环荷载下桩水平变形计算理论不完善。

三脚架基础与四脚架基础：它们具有结构整体刚度大，适用水深范围广的优点。但是在实际施工过程中，桩与三脚架或四脚架之间的灌浆连接施工难度非常大，严重阻碍了它们的推广应用；它们的基础尺寸大，需要预加工场地较大；杆件较多，需要吊装焊接；结构节点较多，焊缝处理工作量大；焊接节点应力集中明显，存在节点疲劳破坏风险；基础调平有难度，一般每根桩上均需选配专用水下调平装置和卡桩器。

导管架基础：由于具有结构整体刚度大、受波流等环境荷载小、适用于水深较大的海域等优点，近年来越来越受到重视。但是和三脚架基础或四脚架基础一样，桩与导管架之间的灌浆连接同样困扰着设计与施工人员；同时它的基础尺寸大，需要预加工场地较大；杆件较多，需要吊装焊接；需要设置较复杂的过渡连接结构；传力较为复杂；节点疲劳问题突出；基础调平有难度。

高桩承台基础：相对来说该种基础形式的施工设备与经验成熟、基础与风机塔筒连接与陆上风机类似。但是它的承台施工需要钢套箱、钢筋笼吊装和混凝土搅拌等多种措施，养护时间长；大体积混凝土浇筑时，极易在承台表面产生大面积温度裂缝和收缩裂缝，影响承台结构耐久性；大体积混凝土结构高悬臂，抗震不利；造价大，施工周期长。

基于以上分析，如今缺少一种安全可靠、施工方便、经济合理的新的桩基础形式，来促进海上风电更快速地向前发展。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种海上风机装配式斜桩基础，它是由风机塔筒、钢桩基础和转换钢结构组成的适用于海上风机基础的新型钢结构基础。

本实用新型解决了上述现有的重力式基础、单桩基础、三角架基础或四脚架基础、导管架基础及高桩承台基础等基础形式所存在的问题。

本实用新型的技术解决方案如下:

本实用新型包括风机塔筒、钢桩基础和连接在钢桩基础和风机塔筒之间的转换钢结构，钢桩基础向风机塔筒倾斜安装，风机塔筒、钢桩基础分别通过法兰盘与转换钢结构连接。

所述转换钢结构为包含有中心筒和中心筒周围多个焊接分支的树杈形结构，每个分支底端均通过法兰盘与钢桩基础顶端同轴连接，中心筒顶端通过法兰盘与风机塔筒底端同轴连接。

所述的转换钢结构的分支倾斜焊接到中心筒侧壁。

所述的转换钢结构具有三个分支，三个分支互成120度。

所述的转换钢结构具有四个分支，四个分支互成90度。

所述的钢桩基础为斜桩，其斜度的范围为1/5～1/7。

所述的转换钢结构为格构式转换钢结构，设置在浪溅区以上。

所述的钢桩基础为圆钢管桩。

本实用新型与现有技术相比有如下优点：

1)与现有的重力式基础和单桩基础相比，它更适用于风电场址水深更深、装机容量更大的风电机组，具有更好的稳定性与可靠性；

2)与现有的三脚架基础、高桩承台基础和导管架基础相比，本实用新型提出的基础形式更加简洁明了，在稳定性和抗疲劳性等方面都具有明显的优势，而且由于它的构件大部分采用工厂预制构件，不需要现场灌浆，减少了现场施工风险和难度，缩短了施工工期。

本实用新型所设计的转换钢结构与斜桩基础，可以巧妙地将上部结构所受的水平荷载所引起的基础顶面的弯矩最大限度地转换成斜桩的轴力，使风机的整体受力更加科学。

附图说明

图1是采用三桩基础时本实用新型的主视图。

图2是采用三桩基础时本实用新型的俯视图。

图3是采用四桩基础时本实用新型的俯视图。