一种抗打桩冲击荷载的结构的制作方法

本实用新型涉及一种抗打桩冲击荷载的放法，属于风电工程技术领域。

背景技术：

随着风力发电技术的日趋成熟，依靠风力发电增加能源供应的方式逐渐受到世界各国的青睐。广阔的海洋因其拥有丰富、稳定的风能资源，早已引起了人们的关注。我国拥有漫长的海岸线，海域蕴藏有丰富的风能资源，目前，河北、山东、江苏、浙江、上海、广东、福建等沿海省份都制定了海上风电发展规划，其中江苏省已有海上风电场示范项目开工建设并投产发电。

单桩基础作为海上风电工程中最广泛采用的一种基础型式，其结构简单、施工快捷、性价比高；一般采用直径4~6m的钢管桩垂直打入海床，并通过过渡段与上部风机塔筒连接，过渡段与钢管桩之间通过高强灌浆材料连接。经过近几年的现场监测发现，国外部分海上风机的单桩基础高强灌浆材料与过渡段之间出现脱空与竖向移位等不利现象，存在一定的安全隐患。风机基础顶采用“『”或“⊥”型法兰将风机基础与风机塔筒通过高强螺栓连接成整体。

为避免因高强灌浆材料连接失效而引起的工程安全风险，本申请人发明了一种无过渡段单桩式海上风机基础结构（专利号：ZL 2012 1 0114192.X），该基础结构取消了过渡段，不仅具有结构简单、施工快捷、性价比高等优点外，还消除了高强灌浆材料与钢管桩之间连接失效的风险；缺点是沉桩过程中，单桩基础直径较大，若打桩锤击力直接作用于桩顶法兰，“『”（或“T”）型法兰产生的局部应力集中非常大，难以满足打桩要求。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种抗打桩冲击荷载的结构，使得打桩冲击力直接作用于工艺法兰的“L”或“⊥”顶面上，减小了冲击荷载直接作用于法兰面上引起的应力集中，且工艺法兰为刚性结构，对打桩冲击能量基本无折减，打桩完成后工艺法兰可以拆卸后用于其他单桩基础的沉桩，满足大直径单桩基础打桩锤击力的作用要求。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种抗打桩冲击荷载的结构，包括基础顶法兰，沉桩时，所述结构在基础顶法兰顶部设置工艺法兰，基础顶法兰和抗打桩冲击工艺法兰在工厂内铸造而成。工艺法兰包括第一法兰盘1和第一管壁2，工艺法兰与基础顶法兰的法兰结构对称设置，基础顶法兰与工艺法兰的法兰盘上分别均布设置第一螺栓孔7和第二螺栓孔8，通过双螺帽高强螺栓5将基础顶法兰与工艺法兰连接为整体。打桩时，打桩锤作用于工艺法兰管壁2上。

在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

所述基础顶法兰的法兰结构的截面呈T形或半T形。

所述的基础顶法兰包括第二法兰盘3和第二管壁4组成，风机基础钢管桩6与第二法兰盘3通过管壁4焊接为整体，第二法兰盘3与管壁4在工厂内铸造为整体，铸造时要求法兰盘3内倾控制在1~2mm，且法兰盘3不允许外翻，钢管桩6与管壁4通过焊接连接为整体。

所述工艺法兰的法兰结构的截面呈“L”形或“⊥”形，所述抗打桩冲击工艺法兰的“L”或“⊥”形结构与基础顶法兰的“『”或“T”形结构一致，且对称设置。

所述第一法兰盘1和第二法兰盘3的外径为Ø4000~6000 mm，内径为Ø3750~5750 mm。

所述第一管壁2和第二管壁4的直径为Ø4000~6000 mm，壁厚60~90mm。

第一螺栓孔7数量可为第二螺栓孔8数量的整数倍，须保证螺栓孔8均匀布置，且数量不宜少于16个。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在打桩时，桩顶设置刚性工艺法兰“L” （或“⊥”）抗打桩冲击法兰结构，工艺法兰尺寸与基础顶法兰一致，利用了抗打桩冲击 “L”（ 或“⊥”）型工艺法兰结构，打桩冲击力直接作用于工艺法兰顶面，减少打桩冲击力传递至法兰盘，减小了冲击荷载直接作用于法兰面上引起的应力集中，改善了桩顶受力时应力传递路径，且工艺法兰为刚性结构，对打桩冲击能量基本无折减，解决了桩顶设置法兰时，打桩局部应力集中过大的问题。

附图说明

图1是抗打桩冲击工艺法兰与基础顶法兰连接剖面图。

图2是基础顶法兰平面布置图，为图1的I-I面俯视图。

图3是抗打桩冲击工艺法兰平面布置图，为图1的Ⅱ-Ⅱ面仰视图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本实施例为应用于海上风电单桩基础打桩时抗打桩冲击荷载的结构图，包括基础顶法兰，沉桩时，所述结构在基础顶法兰顶部设置工艺法兰，基础顶法兰和抗打桩冲击工艺法兰在工厂内铸造而成。工艺法兰包括第一法兰盘1和第一管壁2，工艺法兰与基础顶法兰的法兰结构对称设置，基础顶法兰与工艺法兰的法兰盘上分别均布设置第一螺栓孔7和第二螺栓孔8，通过双螺帽高强螺栓5将基础顶法兰与工艺法兰连接为整体。打桩时，打桩锤作用于工艺法兰管壁2上。

所述基础顶法兰的法兰结构的截面呈T形或半T形。基础顶法兰包括第二法兰盘3和第二管壁4组成，风机基础钢管桩6与第二法兰盘3通过管壁4焊接为整体，第二法兰盘3与管壁4在工厂内铸造为整体，铸造时要求法兰盘3内倾控制在1~2mm，且法兰盘3不允许外翻，钢管桩6与管壁4通过焊接连接为整体。

所述工艺法兰的法兰结构的截面呈“L”形或“⊥”形，所述抗打桩冲击工艺法兰的“L”或“⊥”形结构与基础顶法兰的“『”或“T”形结构一致，且对称设置。

所述第一法兰盘1和第二法兰盘3的外径为Ø4000~6000 mm，内径为Ø3750~5750 mm。

所述第一管壁2和第二管壁4的直径为Ø4000~6000 mm，壁厚60~90mm。

所述法兰盘3与法兰盘1通过双螺帽高强螺栓5连接，法兰盘3的厚度经过计算确定，双螺帽高强螺栓5和螺栓孔7的组数一致，数量、直径等通过桩径和上部荷载确定。第一螺栓孔7数量可为第二螺栓孔8数量的整数倍，须保证螺栓孔8均匀布置，且数量不宜少于16个。

本实施例要求实施前预测打桩锤击力，打桩锤击力以均布荷载的形式作用于工艺法兰管壁2顶部，减少了法兰盘3与管壁4连接产生的应力集中问题，减小了冲击荷载直接作用于法兰面上引起的应力集中，且工艺法兰为刚性结构，对打桩冲击能量基本无折减，解决了桩顶设置法兰时，打桩局部应力集中过大的问题。