[发明专利]带有阻尼套筒的斜撑海上风电单桩基础及施工方法

说明书

一种带有阻尼套筒的斜撑海上风电单桩基础及施工方法，它包括桩身、阻尼套筒和斜撑、阻尼器和转动轴，通过多个斜撑沿阻尼套筒外壁呈环形放射状布设，粘滞阻尼器布设在阻尼套筒内部与转动轴连接，实现四向平动，阻尼套筒的轴线方向与桩身的轴线方向一致，阻尼套筒与桩身之间填充水泥橡胶颗粒保证了弹性接触，同时又避免了在循环荷载下桩身与阻尼套筒脱离。本发明结构简单，斜撑环绕在基础周围的泥面下部，有利于降低桩身直径，保证桩身的水平承载力和稳定性，避免桩身水平侧倾，安装方便快捷，操作简单方便。

技术领域

本发明属于海上风电技术领域，涉及一种带有阻尼套筒的斜撑海上风电单桩基础及施工方法。

背景技术

海上风电基础结构以单桩基础、导管架基础、高桩承台基础、筒式基础为主。单桩基础为大直径钢管桩，其具有结构受力清晰，制作和施工工艺简单、施工周期短等优点，是水深30m以下海上风电场最常用的基础型式，在全球已建海上风电场的基础型式中占比超过60%。随着海上风电进一步开发，海上风电场的水深将从30m增加至60m，同时为了满足大容量机组对支撑结构承载力的需求，需要采用更大桩径和更长桩长的单桩基础。在海上风电机组运行期间，单桩基础需要承受发电机组、风、波浪、海流和海冰等耦合形成的荷载。研究表明，随着大直径钢管桩的桩径、桩长的增大以及机组容量的增加，钢管桩需要承受更大的水平荷载和轴向荷载，此时超大直径薄壁钢管桩结构易发生弯曲破坏和屈曲破坏，同时超大直径的钢管桩对目前海上安装设备和施工工艺提出了新的挑战。在单层薄壁单桩结构的运输、安装及工作状态中经常会存在不可避免的随机荷载如运输过程中大直径桩身因自重导致的截面椭圆化变形、打桩过程中海底碎石对桩身的破坏、以及工作状态下浮冰对桩身的冲击挤压作用造成的缺陷都会降低桩身的承载力及抗弯性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种带有阻尼套筒的斜撑海上风电单桩基础及施工方法，结构简单，采用在桩身外设置呈放射状对称分布的圆管型斜撑，多个斜撑与阻尼套筒连接，阻尼套筒内设有阻尼器，阻尼套筒内壁与单桩基础接触，灌注橡胶水泥砂浆填充套筒与单桩间的空隙。提高了桩身的水平承载力和稳定性，提供桩周土体强度，降低桩身直径，避免桩身水平侧倾，能够有效控制桩身自振频率，解决在应用大直径单桩存在的制造及安装成本高昂，运输及安装施工复杂的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种带有阻尼套筒的斜撑海上风电单桩基础，它包括桩身、阻尼套筒和斜撑、阻尼器和转动轴；所述斜撑与阻尼套筒连接，多个斜撑沿阻尼套筒外壁呈环形放射状布设；阻尼器布设在阻尼套筒内部，转动轴与阻尼套筒和阻尼器连接；阻尼套筒的轴线方向与桩身的轴线方向一致；阻尼套筒与桩身之间设置填充物；阻尼器四向平动。

所述阻尼器为粘滞阻尼器。

所述阻尼套筒为内外双层桶型结构，内外筒间对称安装阻尼器。

所述斜撑为圆筒形结构，斜撑一端倾斜向上与阻尼套筒的外筒筒壁连接。

所述阻尼套筒内外层之间对称设置节点板挂点，转动轴与阻尼器和节点板挂点连接。

所述填充物为水泥橡胶颗粒；橡胶颗粒粒径为2~3cm。

所述阻尼套筒为上下贯通结构，外筒直径为桩身直径1.5~2.0倍；内筒内径大于桩身直径10~20cm。

所述阻尼套筒轴向长度为桩身直径1.0~2.0倍。

所述斜撑直径为桩身直径的0.4~0.6倍，与桩身的夹角为30°~45°之间，其长度为桩身直径的1.0~1.5倍。

如上所述的带有阻尼套筒的斜撑海上风电单桩基础的施工方法，它包括如下步骤：

S1，安装阻尼器，在阻尼套筒内筒和外筒焊接节点板挂点，将转动轴插入挂点后安装阻尼器；

S2，安装斜撑，将斜撑焊接在外套筒外壁上；