[实用新型]海上风电单桩基础桩监测装置

说明书

本实用新型公开了一种海上风电单桩基础桩监测装置，包括单桩、设于所述单桩的监测装置，所述监测装置包括：数据采集装置，用于采集监测数据并传输至陆上服务器；动态倾角仪，设于所述单桩的桩顶和风机顶部；振动加速度仪，设于所述单桩顶部的桩体内壁；倾角仪，多个所述倾角仪沿主风向分别布置在不同高程的塔筒或桩基内侧；土压力计与渗压计，沿主风向方向以配对的方式安装在所述单桩外壁上距离泥面的不同高程处。该装置通过对钢管桩基础的应力应变特性、桩土周抗力与孔隙水压力及导管架钢加速度、塔筒倾斜、屈曲变形、及断裂、基础不均匀沉降、钢结构腐蚀等故障隐患监控，并在出现上述隐患时能自动预警，从而为安全运行提供可靠的技术支撑。

技术领域

本实用新型涉及海上风电基础桩技术领域，特别是海上风电单桩基础桩的监测装置。

背景技术

大直径单桩基础作为我国沿海地区新兴的广泛使用的风电基础形式，尤其是建成使用的风场屈指可数，大直径单桩基础在工作荷载作用下的工作性状、受力变形特性以及与周围土体的相互作用等重要问题，目前并没有大量具体和有效的监测数据进行参考。

对此，国内外经常使用p-y曲线法，这种方法在分析静力荷载作用下的桩基变形问题方面，与实测结果吻合很好，但在动力荷载方面与实测结果相差较大，往往会严重低估桩基的侧向变形；其次，单桩基础的水平向承载能力通常以桩顶水平变位作为控制条件，而目前在海洋工程中普遍采用API规范规定的p-y曲线法计算桩基的水平变位，但规范中的p-y曲线是基于直径 2m以下小直径柔性桩的试验资料得到的，对于大直径钢管桩的适用性有待研究；复次，上述循环p-y曲线仅从试验现象对桩的工作性状加以描述，并未引入循环荷载下黏土的力学行为，有待进一步改进；又次，以往大多研究小周数(10～20次)水平循环荷载下单桩基础的循环荷载-位移曲线，对于海上风电桩基而言，更为重要的则是较大周数长期循环荷载作用下桩基的循环弱化特性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种海上风电单桩基础桩监测装置。该装置通过对钢管桩基础的应力应变特性、桩土周抗力与孔隙水压力及导管架钢加速度、塔筒倾斜、屈曲变形、及断裂、基础不均匀沉降、钢结构腐蚀等故障隐患监控，并在出现上述隐患时能自动预警，从而为安全运行提供可靠的技术支撑。

为实现上述目的，本实用新型提供的海上风电单桩基础桩监测装置，包括单桩、设于所述单桩的监测装置，所述监测装置包括：

数据采集装置，用于采集监测数据并传输至陆上服务器；

动态倾角仪，设于所述单桩的桩顶和风机顶部，以监测所述单桩的动态倾角；

振动加速度仪，设于所述单桩顶部的桩体内壁，以监测所述单桩的振动加速度；

倾角仪，所述单桩的基础内平台均匀布置有多个几何水准点，多个所述倾角仪沿主风向分别布置在不同高程的塔筒或桩基内侧，以测量塔筒、桩基在风力作用下的倾角；

土压力计与渗压计，沿主风向方向以配对的方式安装在所述单桩外壁上距离泥面的不同高程处，以监测在风机荷载作用下桩侧土体对单桩基础的动力响应；

所述动态倾角仪、振动加速度仪、倾角仪、土压力计与渗压计均连接于所述数据采集装置。

优选地，所述土压力计通过防护装置安装于所述单桩下沉段的桩壁外侧，所述防护装置包括支撑座和下部锥形体；所述支撑座与所述单桩下沉段固定连接，所述土压力计安装于所述支撑座的侧向开口中；所述土压力计位于所述支撑座内部，其受力面平行于所述单桩下沉段的桩壁且垂直于下部支撑平台；所述下部锥形体设于所述支撑座的底部，其锥角沿纵向方向指向下方。

优选地，所述防护装置进一步包括上部锥形体，所述上部锥形体设于所述支撑座的顶部，其锥角沿纵向方向指向上方。

优选地，所述支撑座呈横向布置的套筒形状，其一端与所述单桩下沉段的桩壁外表面固定连接，另一端上形成用于安装所述土压力计的侧向开口。