CN217053451U - 一种侧拉预应力复合基础 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及单桩基础技术领域，具体涉及一种侧拉预应力复合基础。所述侧拉预应力复合基础包括：支撑柱，至少部分的埋设于基准面以下，支撑柱上设置有预应力绞盘；吸力筒，与支撑柱间隔设置，吸力筒固定在基准面以下；连接件，一端与吸力筒连接，远离吸力筒的一端与预应力绞盘连接；预应力绞盘适于张紧连接件，以向支撑柱提供预应力。本实用新型提供的侧拉预应力复合基础，通过预应力绞盘张紧连接件，为支撑柱提供沿连接件的延伸方向朝向吸力筒的拉力，实现为支撑柱提供垂直于支撑柱的轴线方向的侧向预应力，改善支撑柱的受力状态，维护加固支撑柱，从而增加复合基础的侧向承载能力、增强支撑柱的稳定性，延长使用寿命，节约开发成本。

Description

一种侧拉预应力复合基础

技术领域

本实用新型涉及单桩基础技术领域，具体涉及一种侧拉预应力复合基础。

背景技术

海上风电资源的开发需要使用大量的海上风机，当前近海使用较多的海上风机基础结构形式是单桩结构，单桩基础结构具有结构简单、安装技术成熟等特点。然而随着海上风电行业迅速发展，庞大的能源需求促使海上风机朝向大型化发展，因此对基础结构的刚度、稳定性等的要求也逐渐增大，传统的单桩基础通过单根桩基固定在海床上，通常以钢板卷制后焊接而成，在长期风浪载荷的作用下，单桩不可避免会发生晃动及变形，稳定性较差。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中单桩基础稳定性较差的缺陷，从而提供一种稳定性较好的侧拉预应力复合基础。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种侧拉预应力复合基础，包括：

支撑柱，至少部分的埋设于基准面以下，所述支撑柱上设置有预应力绞盘；

吸力筒，与所述支撑柱间隔设置，所述吸力筒固定在所述基准面以下；

连接件，一端与所述吸力筒连接，远离所述吸力筒的一端与所述预应力绞盘连接；

所述预应力绞盘适于张紧所述连接件，以向所述支撑柱提供预应力。

可选的，所述吸力筒的数量为一个或多个，当所述吸力筒的数量为多个时，多个所述吸力筒环绕所述支撑柱周向分布。

可选的，每个所述吸力筒包括：吸力筒主体和连接环，所述连接环设置于所述吸力筒主体的顶端，所述连接环适于与所述连接件相连接。

可选的，所述预应力绞盘包括：绞盘体和链轮，所述链轮与所述连接件连接，所述绞盘体与所述链轮具有结合状态和分离状态，当所述绞盘体与所述链轮处于结合状态时，所述绞盘体适于带动所述链轮转动，以向所述连接件提供拉力。

可选的，所述预应力绞盘还包括：离合器，所述离合器设置于所述绞盘体与所述链轮之间，适于选择性地连接或者分开所述绞盘体与所述链轮。

可选的，所述预应力绞盘还包括：驱动装置，与所述绞盘体连接，适于驱动所述绞盘体转动。

可选的，所述连接件靠近所述预应力绞盘的一端设置有卡接结构，所述连接件通过所述卡接结构与所述预应力绞盘连接。

可选的，所述卡接结构与所述连接件的连接方式为焊接。

可选的，所述连接件为柔性件。

可选的，所述连接件为锚链。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的侧拉预应力复合基础，通过设置所述吸力筒经由所述连接件及所述预应力绞盘与所述支撑柱相连接，通过所述预应力绞盘张紧所述连接件，为所述支撑柱提供沿所述连接件的延伸方向朝向所述所述吸力筒的拉力，实现为所述支撑柱提供垂直于所述支撑柱的轴线方向的侧向预应力，改善所述支撑柱的受力状态，维护加固所述支撑柱，从而增加复合基础的侧向承载能力、增强所述支撑柱的稳定性，延长使用寿命，从而避免重建或更换现有基础而消耗大量的资金，有利于节约开发成本。

2.本实用新型提供的侧拉预应力复合基础，通过设置多个所述吸力筒环绕所述支撑柱周向分布，为所述支撑柱提供了多个方向的侧拉力，从而从多个方向保证所述支撑柱的稳定性，进一步增强了整体结构的稳定性和安全性，有利于风电基础的加固维护，并且使用灵活，有利于在役桩基结构的延寿，缓解了海上风电机组的大范围退役压力。

3.本实用新型提供的侧拉预应力复合基础，通过设置所述连接件通过卡接结构与所述预应力绞盘连接，实现所述连接件与所述预应力绞盘的可靠连接，结构简单且可靠性高，有利于增强符合基础的稳定性、延长使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型侧拉预应力复合基础的结构示意图；

图2为本实用新型侧拉预应力复合基础局部放大图；

图3为本实用新型侧拉预应力复合基础侧拉状态示意图；

图4为本实用新型吸力筒的主视图；

图5为本实用新型吸力筒的俯视图；

图6为本实用新型吸力筒的仰视图；

图7为本实用新型吸力筒的连接环部位示意图；

图8为本实用新型吸力筒与预应力绞盘连接示意图。

附图标记说明：

1、支撑柱；2、预应力绞盘；3、吸力筒；31、连接环；32、吸力筒主体；4、连接件；41、卡槽；5、风机叶片；6、基准面；7、冲刷坑；8、海面。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

结合图1-图8所示，本实施例提供的侧拉预应力复合基础，包括：

支撑柱1，至少部分的埋设于基准面6以下，所述支撑柱1上设置有预应力绞盘2；

吸力筒3，与所述支撑柱1间隔设置，所述吸力筒3固定在所述基准面6以下；

连接件4，一端与所述吸力筒3连接，远离所述吸力筒3的一端与所述预应力绞盘2连接；

所述预应力绞盘2适于张紧所述连接件4，以向所述支撑柱1提供预应力。

需要说明的是，所述基准面6以下指的是图2中所述基准面6沿箭头所指的“下”方向的一侧；所述基准面6可以是海床表面；所述支撑柱1为海上风机的主体结构，所述支撑柱1的顶端设置有风机叶片5，所述支撑柱1的底端固定于海底，用以承载风浪载荷，但是单根支撑柱1的承载能力有限，在长期风浪载荷的作用下，单根所述支撑柱1会出现晃动，稳定性较差，而所述吸力筒3通过所述连接件4拉住所述支撑柱1，为所述支撑柱1提供额外的拉力，从而减少所述支撑柱1的晃动和倾斜，增强了所述支撑柱1的稳定性，其中，所述顶端指的是所述支撑柱1沿图2中箭头所指的“上”方向的一端，所述底端指的是所述支撑柱1沿图2中箭头所指的“下”方向的一端；所述吸力筒3是一种新型海洋平台锚固基础，安装方便、可以反复循环使用、施工周期短，而且可以适应各种恶劣海况进行使用，因此选取吸力筒3作为基础具有其它锚固基础更优的性能，增强了与海床连接的稳定性。所述连接件4的两端分别连接在所述吸力筒3与所述预应力绞盘2上，所述吸力筒3固定在海底，所述吸力筒3通过所述连接件4及所述预应力绞盘2为所述支撑柱1提供拉力，所述预应力绞盘2用于张紧所述连接件4，张紧后的所述连接件4对所述支撑柱1具有沿所述连接件4的延伸方向的拉力，该拉力具有垂直于所述支撑柱1的轴线方向的水平分力，从而所述连接件4向所述支撑柱1提供垂直于所述支撑柱1的轴线方向的预应力，使用过程中仅需调节所述预应力绞盘2来控制所述连接件4的张紧力大小，即可实现通过所述吸力筒3对所述支撑柱1的调平、缓震、增加水平承载力、调节共振等优良功效。

需要说明的是，本实施例提供的侧拉预应力复合基础通过连接所述支撑柱1与所述吸力筒3，可以调整降低自振频率，从而减小海浪风机之间产生的共振影响，减小累计变形带来的影响，延长使用寿命；并且侧向设置的所述吸力筒3增加了复合基础的水平承载了，优化了结构的受力状态，，加固了周边土体，减小冲坑带来的危害，极大增加了风电基础的稳固性。

可选的，所述支撑柱1的材质为防锈且刚度大的钢材。

进一步可选的，所述支撑柱1为钢板卷制而成的圆柱。所述支撑柱1为一固定式基础，原则上装配后不进行移动，在安装好支撑柱1之后，在其合适高度上装配所述预应力绞盘2，其中，所述合适高度由当地海洋环境参数(水深、水文环境等)及所需要求再做具体计算。

结合图3所示，在海水的长期冲刷下，所述支撑柱1的根基位置会形成冲刷坑7，导致所述支撑柱1发生朝向所述冲刷坑7的微小倾斜，此时，设置于所述冲刷坑7相对侧的所述吸力筒3可以通过上述连接件4及所述预应力绞盘2为所述支撑柱1提供拉力，避免所述支撑柱1失稳倾倒，并且部分风浪荷载由所述吸力筒3承担，可以有效减小对于所述支撑柱1承载力的要求，从而显著减小了所述支撑柱1的直径，一方面减少了所述支撑柱1的预制成本，另一方面减少了运输成本。

本实施例提供的侧拉预应力复合基础，通过设置所述吸力筒3经由所述连接件4及所述预应力绞盘2与所述支撑柱1相连接，通过所述预应力绞盘2张紧所述连接件4，为所述支撑柱1提供沿所述连接件4的延伸方向朝向所述所述吸力筒3的拉力，实现为所述支撑柱1提供垂直于所述支撑柱1的轴线方向的侧向预应力，改善所述支撑柱1的受力状态，维护加固所述支撑柱1，从而增加复合基础的侧向承载能力、增强所述支撑柱1的稳定性，延长使用寿命，从而避免重建或更换现有基础而消耗大量的资金，有利于节约开发成本。

具体地，所述吸力筒3的数量为一个或多个，当所述吸力筒3的数量为多个时，多个所述吸力筒3环绕所述支撑柱1周向分布。

需要说明的是，所述连接件4的数量与所述吸力筒3的数量相同，每个所述连接件4与一个所述吸力筒3连接，多个所述连接件4同时通过所述预应力绞盘2连接在所述支撑柱1上；所述吸力筒3的数量可以根据具体的海洋环境进行选择和调整。所述吸力筒3要具备长时间承受拉力荷载的能力，其布置的位置及具体数量首先要进行详细的设计，然后根据具体海洋环境、吸力筒布置的位置及吸力筒布置的数量计算吸力筒组的承载能力，满足要求后再将所述吸力筒3运输到指定位置后进行沉放安装。

可选的，多个所述吸力筒3沿所述支撑柱1周向均匀分布。

可选的，至少一个所述吸力筒3设置在所述支撑柱1根基处冲刷坑7的相对侧。

本实施例提供的侧拉旋入锚复合基础，通过设置多个所述吸力筒3环绕所述支撑柱1周向分布，为所述支撑柱1提供了多个方向的侧拉力，从而从多个方向保证所述支撑柱1的稳定性，进一步增强了整体结构的稳定性和安全性，有利于风电基础的加固维护，并且使用灵活，有利于在役桩基结构的延寿，缓解了海上风电机组的大范围退役压力。

具体地，每个所述吸力筒3包括：吸力筒主体32和连接环31，所述连接环31设置于所述吸力筒主体32的顶端，所述连接环31适于与所述连接件4相连接。通过在所述吸力筒主体32的顶端设置连接环31，便于所述吸力筒3与所述连接件4相连接，结构简单、操作方便且可靠性高。

具体地，所述预应力绞盘2包括：绞盘体和链轮，所述链轮与所述连接件4连接，所述绞盘体与所述链轮具有结合状态和分离状态，当所述绞盘体与所述链轮处于结合状态时，所述绞盘体适于带动所述链轮转动，以向所述连接件4提供拉力。

需要说明的是，当所述当所述绞盘体与所述链轮处于结合状态时，通过所述绞盘体的转动带动所述链轮转动，从而张紧与所述链轮连接的所述连接件4，进而所述连接件4通过所述吸力筒3的作用，经由所述预应力绞盘2向所述支撑柱1提供沿水平方向的侧向预应力，从而增强复合基础的承载能力。

具体地，所述预应力绞盘2还包括：离合器，所述离合器设置于所述绞盘体与所述链轮之间，适于选择性地连接或者分开所述绞盘体与所述链轮。

可选的，所述离合器为牙嵌离合器。牙嵌离合器结构简单，外轮廓尺寸小，能传递较大的转矩，应用广泛。

可选的，所述链轮与所述绞盘体上制有作离合器用的嵌牙，由离合手柄来操纵所述绞盘体的升降，从而使所述绞盘体与所述链轮结合或者脱开。当所述绞盘体与所述链轮结合时，可进行起锚操作。

具体地，所述预应力绞盘2还包括：驱动装置，与所述绞盘体连接，适于驱动所述绞盘体转动。

可选的，所述驱动装置为电动机。

可选的，所述预应力绞盘2还包括减速器，电动机插装于减速器输入端，与减速器联结成为一个整体，所述链轮的链轮轴直接套在减速器输出轴上，通过键传递扭矩。

可选的，所述预应力绞盘2还包括刹车装置及推棒，刹车装置为普通带式制动器，由刹车带﹑梯形螺杆﹑螺母﹑销轴等零件组成，工作时转动手轮，经过梯形螺杆传给刹车带，从而实现制动。

可选的，所述预应力绞盘2还包括底座，整个装置通过底座上的螺栓与单桩相固联，结构合理、连接可靠。

需要说明的是，预应力绞盘2为一大型锚链绞盘，要求能承载锚链盘起的张力和锚链重量等必要条件，有稳定所述吸力筒3的能力，还要能应对当地海流共振等因素带来的影响。通过结合具体海洋环境、吸力筒布置的位置及数量等因素计算得到所述预应力绞盘2在所述支撑柱1上的合理位置，以能够为为所述支撑柱1提供合理的侧向预应力。

具体地，所述连接件4靠近所述预应力绞盘2的一端设置有卡接结构，所述连接件4通过所述卡接结构与所述预应力绞盘2连接。

本实施例提供的侧拉预应力复合基础，通过设置所述连接件4通过卡接结构与所述预应力绞盘2连接，实现所述连接件4与所述预应力绞盘2的可靠连接，结构简单且可靠性高，有利于增强符合基础的稳定性、延长使用寿命。

具体地，所述卡接结构与所述连接件4的连接方式为焊接。焊接的连接方式可靠性较高，有利于延长使用寿命。

具体地，所述连接件4为柔性件。

本实施例提供的侧拉旋入锚复合基础，通过设置所述连接件4为柔性件，一方面可以在拉紧时提供拉力，另一方面也可以在不需提供拉力时略微松弛，与刚性件相比，可以避免因受压而造成的刚性变形破坏，从而能够较好地应对海上风浪。

具体地，所述连接件4为锚链。

可选的，所述锚链为高强度锚链，具有较高的承载力。

需要说明的是，锚链具备长时间处于较大张力情况下服役的能力，其一端通过钢制挂钩与所述吸力筒3上的连接环31相连，另一端焊接一固定卡槽，通过卡槽与所述预应力绞盘2相连接。

以下对本实施例提供的侧拉预应力复合基础的安装步骤进行详细的记述：

步骤1：先将各个部件在陆地上生产完备(或者在已有的单桩基础上添加其它部件)，再将全部部件经过海上运输至单桩装配的中心位置；

步骤2：先将支撑柱1进行***装配工作，再装配预应力绞盘2(或者在已有的单桩基础上装配预应力绞盘2)，最后将吸力筒3运输至相应位置进行安装；

步骤3：将连接件4一端连接好吸力筒3上的连接环31，另一端的卡槽连接到预应力绞盘2上，再由绞盘将连接件4拉紧，最后按照共振频率等需求调节基础，实现避免共振等危害的作用。

通过上述安装步骤得到的侧拉预应力复合基础生产费用低廉、适用性广、对自振的可控性强、为基础添加更大的横向承载能力和抗风浪能力适用更加复杂的海洋环境及大型风电机组。当遇到恶略的海洋气候时，传统的单桩基础很可能会产生倾斜，冲坑等问题，而本实施例提供的侧拉预应力复合基础可以达到很好的矫正和复位效果，通过添加预应力，充分的调动承载性能，不仅可以在安装过程中保证基础的稳定，更可以在之后的使用过程中达到良好的延寿完善工作环境等效果。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种侧拉预应力复合基础，其特征在于，包括：

支撑柱(1)，至少部分的埋设于基准面(6)以下，所述支撑柱(1)上设置有预应力绞盘(2)；

吸力筒(3)，与所述支撑柱(1)间隔设置，所述吸力筒(3)固定在所述基准面(6)以下；

连接件(4)，一端与所述吸力筒(3)连接，远离所述吸力筒(3)的一端与所述预应力绞盘(2)连接；

所述预应力绞盘(2)适于张紧所述连接件(4)，以向所述支撑柱(1)提供预应力。

2.根据权利要求1所述的侧拉预应力复合基础，其特征在于，所述吸力筒(3)的数量为一个或多个，当所述吸力筒(3)的数量为多个时，多个所述吸力筒(3)环绕所述支撑柱(1)周向分布。

3.根据权利要求1所述的侧拉预应力复合基础，其特征在于，每个所述吸力筒(3)包括：吸力筒主体(32)和连接环(31)，所述连接环(31)设置于所述吸力筒主体(32)的顶端，所述连接环(31)适于与所述连接件(4)相连接。

4.根据权利要求1所述的侧拉预应力复合基础，其特征在于，所述预应力绞盘(2)包括：绞盘体和链轮，所述链轮与所述连接件(4)连接，所述绞盘体与所述链轮具有结合状态和分离状态，当所述绞盘体与所述链轮处于结合状态时，所述绞盘体适于带动所述链轮转动，以向所述连接件(4)提供拉力。

5.根据权利要求4所述的侧拉预应力复合基础，其特征在于，所述预应力绞盘(2)还包括：离合器，所述离合器设置于所述绞盘体与所述链轮之间，适于选择性地连接或者分开所述绞盘体与所述链轮。

6.根据权利要求4所述的侧拉预应力复合基础，其特征在于，所述预应力绞盘(2)还包括：驱动装置，与所述绞盘体连接，适于驱动所述绞盘体转动。

7.根据权利要求1所述的侧拉预应力复合基础，其特征在于，所述连接件(4)靠近所述预应力绞盘(2)的一端设置有卡接结构，所述连接件(4)通过所述卡接结构与所述预应力绞盘(2)连接。

8.根据权利要求7所述的侧拉预应力复合基础，其特征在于，所述卡接结构与所述连接件(4)的连接方式为焊接。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的侧拉预应力复合基础，其特征在于，所述连接件(4)为柔性件。

10.根据权利要求9所述的侧拉预应力复合基础，其特征在于，所述连接件(4)为锚链。

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