一种海上风机基础防冲刷结构制造技术

本发明专利技术提供了一种海上风机基础防冲刷结构，包括套设于桩基外侧且固定于海床面上的环状桩裙，环状桩裙包括可供桩基穿设的安装孔、由安装孔延伸至海床面的高度逐渐降低的冲刷面和设置于冲刷面与海床面连接处的缓冲面。本发明专利技术所提供的一种海上风机基础防冲刷结构，通过环状桩裙上设置有冲刷面和缓冲面的斜面与洋流或者潮汐所产生的海水速度变化梯度贴合，使得洋流或者潮汐到达环状桩裙上的速度基本一致，可以最大化的减弱洋流在桩基附近产生桩前漩涡，避免由于漩涡而形成的冲刷坑；本发明专利技术所提供的防冲刷结构，结构简单、易于加工、建造成本较低、后期维护方便，防冲刷效果好，保证桩基的承载力和风机运行的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种海上风机基础防冲刷结构
本专利技术涉及海洋工程结构
，尤其是涉及一种海上风机基础防冲刷结构。
技术介绍
海上风力资源丰富，风速随高度的变化较小、湍流强度低、海平面摩擦力较小，作用在风力发电机组上的疲劳载荷也较小，并且海上风力发电受噪音、鸟类、电磁波的干扰较小，同时可以不占用陆地的土地资源。因此海上的风力发电成为世界上发展最快的绿色能源技术。受桩基的阻碍及洋流的速度梯度影响，在海上建设的桩基周围容易产生冲刷，带走桩基周围的泥沙，导致桩身承载力降低、基础倾斜，甚至会产生基础整体倒塌的严重后果。为了改善海上风机基础桩基被冲刷的问题，现有基础存在以下的做法：1、在桩基基础周围一定范围内投放混凝土或者铺设砂石，混凝土凝固后的刚度较大，可以保证在使用期限内冲刷不会影响桩基，但是混凝土的投放面积较大，费用成本较高，而且后期维护也比较困难；而铺设砂石形成冲砂面在短时间内的防冲刷效果较好，但是砂石之间不可避免存在间隙，随着洋流和潮汐的日积月累的作用，砂石下方的泥沙还是会被冲刷，石块被破坏导致石块下沉入泥沙层造成防护减弱，为了维持防冲刷效果需要不断的投放砂石进行维护而导致后期的维护成本较高。2、在桩基基础上设置具有底坎的防冲刷结构，通过底坎的阶梯状结构降低底层洋流的流速，避免底层流速冲刷桩基，并且利用底坎的阶梯状结构来破坏洋流在桩基附近所形成的马蹄涡流。但是具有底坎结构的防冲刷结构在长期的使用过程中，随着时间推移，在底坎上方设置的过流板会促使携带泥沙落淤，使得下方的底坎内堆积砂石，导致阶梯状结构消失，从而无法起到破坏形成的马蹄涡流的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有海上风机基础防冲刷结构中采用混凝土或者砂石铺设的方案中存在投入成本高、后期维护成本较高的问题，而采用具有底坎配合过流板结构的防冲刷结构中容易在底坎内淤积砂石而导致底坎的阶梯状结构消失而无法起到破坏洋流所形成的马蹄涡流的作用的缺点，提供一种海上风机基础防冲刷结构。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：一种海上风机基础防冲刷结构，包括套设于桩基外侧且固定于海床面上的环状桩裙，所述环状桩裙包括可供所述桩基穿设的安装孔、由所述安装孔延伸至所述海床面的高度逐渐降低的冲刷面和设置于所述冲刷面与所述海床面连接处的缓冲面。进一步地，所述环状桩裙的下直径为3-4倍的桩基外径。进一步地，所述冲刷面与所述海床面之间形成第一夹角，所述缓冲面与所述海床面之间形成第二夹角，所述第二夹角大于所述第一夹角且所述第二夹角小于90°。具体地，所述第一夹角大于等于13°。进一步地，所述防冲刷结构还包括至少两个的固定于所述环状桩裙上的扰流板，所述扰流板在竖直方向上垂直于所述冲刷面设置，在水平方向上垂直于所述桩基的外圆周面设置。具体地，所述扰流板的最高处距离所述海床面的高度为所述桩基的外径的0.7-1倍。具体地，所述扰流板在所述环状桩裙的径向上的长度为1-2.5倍的桩基外径。具体地，所述扰流板一侧的侧面与所述桩基的外圆周面贴合。具体地，所述冲刷面上沿圆周方向均匀分布有六个所述扰流板。进一步地，每个所述扰流板上设置有至少一个扰流孔，所述扰流孔为穿设于所述扰流板的通孔。本专利技术所提供的一种海上风机基础防冲刷结构的有益效果在于：在桩基的底部设置有环状桩裙，该环状桩裙上设置有冲刷面和缓冲面，该冲刷面的斜面和缓冲面的斜面与洋流或者潮汐所产生的海水速度变化梯度贴合，使得洋流或者潮汐到达环状桩裙上的速度基本一致，从而可以最大化的减弱洋流或者潮汐在桩基附近产生桩前漩涡，避免由于漩涡而形成的冲刷坑；同时，在环状桩裙上还设置有扰流板，增大桩基周围的阻力，使得垂直于桩基的漩涡产生方向分离，流速降低，达到分散涡量的目的；环状桩裙与扰流板的共同作用，为桩基提供较好的防冲刷的效果；本专利技术所提供的防冲刷结构，结构简单、易于加工、建造成本较低、后期维护方便，通过遏止桩基周围洋流或者潮汐的流速避免桩基受到涡流冲刷，保证桩基的承载力和风机运行的可靠性。附图说明图1是本专利技术第一实施例所提供的一种海上风机基础防冲刷结构中环状桩裙的立体结构示意图；图2是本专利技术第一实施例所提供的一种海上风机基础防冲刷结构中环状桩裙的全剖图；图3是本专利技术第一实施例所提供的一种海上风机基础防冲刷结构安装于桩基上的示意图；图4是本专利技术第二实施例所提供的一种海上风机基础防冲刷结构中环状桩裙的全剖图。图中：100、100’-防冲刷结构、10、10’-环状桩裙、11-安装孔、12-冲刷面、13-缓冲面、20-扰流板、21-第一侧面、22-第二侧面、23-扰流孔、200-桩基、300-海床面、D-桩基外径、D1-环状桩裙的下直径、H1-扰流板距离海床面的高度、L1-扰流板的长度、L2-扰流板距离缓冲面的距离、α-第一夹角、β-第二夹角。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参见图1-图3，为本专利技术第一实施例所提供的一种海上风机基础防冲刷结构100，该防冲刷结构100设置于海上风机的桩基200底部，通过该防冲刷结构100最大程度上减少桩基200处的桩前涡的产生，有效地阻止桩基200底部形成冲刷坑，保证桩基200在海床面300上的承载力，防止桩基200的倾斜。进一步地，如图3所示，本专利技术第一实施例中所提供的一种海上风机基础防冲刷结构100包括套设于桩基200外侧且固定于海床面300上的环状桩裙10和至少两个固定于环状桩裙10上的扰流板20。在本实施例中，如图1所示，该环状桩裙10上设置沿着环状桩裙10的圆周方向均匀分布有六个扰流板20。该防冲刷结构100，该环状桩裙10可以迎合桩基200处的洋流或者潮汐流动存在的速度梯度，使得洋流几乎停滞。该流经扰流板20处的漩涡流，不仅会促使漩涡流的流动方向的分离，还会消耗桩基200周围漩涡的流量从而达到分散涡量的目的。具体地，如图2所示，该环状桩裙10包括可供桩基200穿设的安装孔11、由安装孔11延伸至海床面300的高度逐渐降低的冲刷面12和设置于冲刷面12与海床面300连接处的缓冲面13。该环状桩裙10套设于桩基200的外圆周面上且位于桩基200与海床面300的连接处。该安装孔11的孔径由加工精度以及安装精度决定。在保证加工精度和安装精度的前提下，该安装孔11的孔径等于桩基外径D。随着加工精度和安装精度的不同，该安装孔11的孔径比桩基外径D大10mm-20mm。在本实施例中，如图2所示该环状桩裙10呈圆锥状结构设置于海床面300上，并且环状桩裙10具有两个不同角度的斜面，由桩基200的外圆周面向外发散的冲刷面12以及由冲刷面12向外发散的缓冲面13。该缓冲面13和冲刷面12的高度由海床面300向上逐渐升高。本专利技术所提供的防冲刷结构100中，正是通过环状桩裙10上的冲刷面12和缓冲面13的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海上风机基础防冲刷结构，其特征在于，包括套设于桩基外侧且固定于海床面上的环状桩裙，所述环状桩裙包括可供所述桩基穿设的安装孔、由所述安装孔延伸至所述海床面的高度逐渐降低的冲刷面和设置于所述冲刷面与所述海床面连接处的缓冲面。/n

【技术特征摘要】
1.一种海上风机基础防冲刷结构，其特征在于，包括套设于桩基外侧且固定于海床面上的环状桩裙，所述环状桩裙包括可供所述桩基穿设的安装孔、由所述安装孔延伸至所述海床面的高度逐渐降低的冲刷面和设置于所述冲刷面与所述海床面连接处的缓冲面。


2.如权利要求1所述的一种海上风机基础防冲刷结构，其特征在于，所述环状桩裙的下直径为3-4倍的桩基外径。


3.如权利要求1所述的一种海上风机基础防冲刷结构，其特征在于，所述冲刷面与所述海床面之间形成第一夹角，所述缓冲面与所述海床面之间形成第二夹角，所述第二夹角大于所述第一夹角且所述第二夹角小于90°。


4.如权利要求3所述的一种海上风机基础防冲刷结构，其特征在于，所述第一夹角大于等于13°。


5.如权利要求1所述的一种海上风机基础防冲刷结构，其特征在于，所述防冲刷结构还包括至少两个固定于所述环状桩裙上的扰流板...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹人靖，刘周明，
申请(专利权)人：南方科技大学，深圳市合众清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44