一种海上风电吸力桩基础制造技术

本实用新型专利技术涉及海上风电设施结构技术领域，特别涉及一种海上风电吸力桩基础；包括风机塔筒、塔架、吸力桩连接段和吸力桩本体；通过连接柱下端向内偏移而减小波流荷载对吸力桩本体的合力的力臂，从而在波流荷载大小不变的情况下相比现有技术降低了波流荷载对吸力桩本体的倾覆力矩，解决了传统技术中因水平方向波流荷载过大而造成吸力桩本体周围土体失效的问题，从而可适当减少塔架的重量，即减少塔架的用钢量，降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种海上风电吸力桩基础
本技术涉及海上风电设施结构
，特别涉及一种海上风电吸力桩基础。
技术介绍
当前，海上风电已成为全球风电发展的研究热点，世界各国都把海上风电作为可再生能源发展的重要方向，我国也将其列入战略性新兴的重要组成部分。我国海上风能资源丰富，风电场开发建设发展迅速，重力式基础、单桩基础、多柱基础、吸力式基础等多种海上风机基础形式得到应用。因为吸力式基础能够适用于海底基岩埋藏浅、传统风电桩基础需海上嵌岩施工的区域，避免嵌岩桩施工工期长、风险高、造价高的弊病；亦能够适用于海底淤泥层深厚、土体承载力低的区域，避免大直径单桩基础加工工艺要求高、产能不足、适用性不足的缺点；又因为吸力式基础对施工窗口期要求低，能够有效缩短工程工期，所以近几年其得到了迅速的发展。但是，常规的连接段布置结构使吸力桩受到的竖向荷载通过其转动中心，水平荷载在吸力桩转动中心处产生的转动弯矩较大，导致吸力桩周围土体存在失效的风险。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：如何避免因吸力桩受到的荷载而导致吸力桩转动中心处产生的弯矩较大，致使吸力桩周围土体存在失效风险的问题。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：一种海上风电吸力桩基础，包括风机塔筒、塔架、吸力桩连接段和吸力桩本体；所述风机塔筒竖直地连接于塔架的上部的中心处，所述塔架的下端设有三个以上的连接柱，所述吸力桩本体的数量与连接柱的数量相同，每个所述连接柱的下端分别通过吸力桩连接段分别连接于吸力桩本体的上部，每个所述连接柱的下端与风机塔筒的轴线的最短距离相同；所述吸力桩本体的形状为下部开口上部封闭的空心圆柱体，所述连接柱的下端的竖直延长线位于对应连接的吸力桩本体的轴线的内侧，所述风机塔筒、连接柱下端的竖直延长线和该连接柱对应连接的吸力桩本体的轴线依次位于同一竖直平面内。本技术的有益效果在于：本技术涉及的海上风电吸力桩基础连接段结构中，通过连接柱下端向内偏移而减小波流荷载对吸力桩本体的合力的力臂，从而在波流荷载大小不变的情况下相比现有技术降低了波流荷载对吸力桩本体的倾覆力矩，解决了传统技术中因水平方向波流荷载过大而造成吸力桩本体周围土体失效的问题，从而可适当减少塔架的重量，即减少塔架的用钢量，降低成本。附图说明图1为本技术具体实施方式的一种海上风电吸力桩基础的右侧吸力桩本体受压情况下的原理示意图；图2为本技术具体实施方式的一种海上风电吸力桩基础的右侧吸力桩本体受拉情况下的原理示意图；图3为现有技术的海上风电吸力桩基础的右侧吸力桩本体受拉情况下的原理示意图；图4为本技术实施例1的海上风电吸力桩基础的结构示意图；图5为本技术实施例2的海上风电吸力桩基础的局部结构示意图；图6为本技术实施例2的海上风电吸力桩基础的局部结构俯视图；图7为本技术具体实施方式的一种海上风电吸力桩基础的局部结构俯视图；标号说明：1、风机塔筒；2、塔架；21、竖直单柱；22、支撑架；221、横杆；222、斜撑杆；3、吸力桩连接段；4、吸力桩本体；5、连接柱；6、加强板。具体实施方式为详细说明本技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。本技术最关键的构思在于：通过连接柱下端向内偏移而减小波流荷载对吸力桩本体的合力的力臂，从而在波流荷载大小不变的情况下相比现有技术降低了波流荷载对吸力桩本体的倾覆力矩。请参照图1至图7，本技术涉及一种海上风电吸力桩基础，包括风机塔筒1、塔架2、吸力桩连接段3和吸力桩本体4；所述风机塔筒1竖直地连接于塔架2的上部的中心处，所述塔架2的下端设有三个以上的连接柱5，所述吸力桩本体4的数量与连接柱5的数量相同，每个所述连接柱5的下端分别通过吸力桩连接段3分别连接于吸力桩本体4的上部，每个所述连接柱5的下端与风机塔筒1的轴线的最短距离相同；所述吸力桩本体4的形状为下部开口上部封闭的空心圆柱体，所述连接柱5的下端的竖直延长线位于对应连接的吸力桩本体4的轴线的内侧，所述风机塔筒1、连接柱5下端的竖直延长线和该连接柱5对应连接的吸力桩本体4的轴线依次位于同一竖直平面内。图1-图3为了解释本技术的工作原理，对吸力桩基础结构进行简化，下部的长方体代表吸力桩本体4，上部的斜杆代表塔架2和吸力桩连接段3的总和。上述海上风电吸力桩基础结构中，由于连接柱5的下端的竖直延长线位于对应连接的吸力桩本体4的轴线内侧，即连接柱5的下端的竖直延长线位于风机塔筒1的竖直延长线和吸力桩本体4的轴线之间，即连接柱5的下端并非如常规的位于吸力桩本体4的延长线上，而是向整个基础的内侧偏离一段距离，这样设置虽然导致吸力桩连接段3的结构不规则，但是这种结构能够使吸力桩本体4具有更强的承载能力，如图1所示，当吸力桩基础在海底安装完毕后，在海水的波流荷载作用下，吸力桩会承受波流荷载并产生一定的弯矩，如图1和图2所示，以靠右侧的吸力桩本体4为例，如图1，当波流荷载向右时，右侧的吸力桩本体4受到斜向右下的压力，其水平分力Fx朝右，竖直分力Fy朝下，由于Fx远大于Fy，此时吸力桩本体4的上部承受的水平分力Fx会导致吸力桩本体4产生一定的弯矩，即吸力桩本体4的上部和吸力桩本体4轴线某一点(转动中心)之间形成倾覆力矩，若承受的波流荷载过大，则会使吸力桩本体4周围的土体失效，从而造成基础松动；如图2和图3，当波流荷载向左时，右侧的吸力桩本体4承受斜向左上的拉力，此时，其水平分力Fx朝左，竖直分力Fy朝上，由于Fx远大于Fy，此时吸力桩本体4的上部承受的水平分力Fx会导致吸力桩本体4产生一定的弯矩，若波流荷载过大，同理会使该吸力桩本体4周围的土体失效。本技术改进了塔架2的连接柱5下端的方位，图3为现有技术，即连接柱5下端位于吸力桩本体4的轴线上，而图1和图2为本技术的技术方案，即连接柱5下端偏离吸力桩本体4的轴线，向内侧偏移，请参照图2和图3，图2的Fx和Fy的合力与转动中心的力臂a短于图3的Fx和Fy的合力的力臂b，由于倾覆力矩等于Fx和Fy的合力乘以相应的力臂，当Fx和Fy的合力不变情况下，图2承受的倾覆力矩小于图3承受的倾覆力矩，而受压一侧的吸力桩本体4也是同理，通过连接柱5下端向内偏移而减小波流荷载对吸力桩本体4的合力的力臂，从而在波流荷载大小不变的情况下相比现有技术降低了波流荷载对吸力桩本体4的倾覆力矩，解决了传统技术中因水平方向波流荷载过大而造成吸力桩本体4周围土体失效的问题，从而可适当减少塔架2的重量，即减少塔架2的用钢量，降低成本。进一步的，上述海上风电吸力桩基础结构中，所述吸力桩本体4上部固定有加强板。上述加强板可以是弧形环板、等高环板，布置位置可以是吸力桩连接段3外侧或内侧。进一步的，上述海上风电吸力桩基础结构中，所述吸力桩本体4的上端设有排气孔，所述排气孔处安装有排气阀。进一步的，上述海上风电吸力桩基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海上风电吸力桩基础，其特征在于，包括风机塔筒、塔架、吸力桩连接段和吸力桩本体；/n所述风机塔筒竖直地连接于塔架的上部的中心处，所述塔架的下端设有三个以上的连接柱，所述吸力桩本体的数量与连接柱的数量相同，每个所述连接柱的下端分别通过吸力桩连接段分别连接于吸力桩本体的上部，每个所述连接柱的下端与风机塔筒的轴线的最短距离相同；/n所述吸力桩本体的形状为下部开口上部封闭的空心圆柱体，所述连接柱的下端的竖直延长线位于对应连接的吸力桩本体的轴线的内侧，所述风机塔筒、连接柱下端的竖直延长线和该连接柱对应连接的吸力桩本体的轴线依次位于同一竖直平面内。/n

【技术特征摘要】
1.一种海上风电吸力桩基础，其特征在于，包括风机塔筒、塔架、吸力桩连接段和吸力桩本体；
所述风机塔筒竖直地连接于塔架的上部的中心处，所述塔架的下端设有三个以上的连接柱，所述吸力桩本体的数量与连接柱的数量相同，每个所述连接柱的下端分别通过吸力桩连接段分别连接于吸力桩本体的上部，每个所述连接柱的下端与风机塔筒的轴线的最短距离相同；
所述吸力桩本体的形状为下部开口上部封闭的空心圆柱体，所述连接柱的下端的竖直延长线位于对应连接的吸力桩本体的轴线的内侧，所述风机塔筒、连接柱下端的竖直延长线和该连接柱对应连接的吸力桩本体的轴线依次位于同一竖直平面内。


2.根据权利要求1所述的海上风电吸力桩基础，其特征在于，所述吸力桩本体上部固定有加强板。


3.根据权利要求1所述的海上风电吸力桩基础，其特征在于，所述吸力桩...

【专利技术属性】
技术研发人员：张植宣，宋启明，游先辉，欧寅华，吴昀，范夏玲，熊文亮，刘蔚，赖福梁，
申请(专利权)人：福建永福电力设计股份有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35