专利名称：一种筒形基础与单桩的连接构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及海上风电复合单桩基础系统，更加具体地说，涉及海上风电复合单桩基础中筒形基础与单桩的一种连接构件，通过弧形点接触的方式，实现复合筒形基础与单桩之间主要传递水平力，减小弯矩的传递。
背景技术：
海上风电基础类型主要有桩式基础、重力式基础、沉箱式基础和漂浮式基础四种。目前应用最多的是传统的桩基础，该基础制造简单，无需做任何海床准备，适用于海床较为坚硬、水深小于30m的水域，尤其适用于浅水域，其经济价值能得到很好的体现。但传统的单桩基础在应用中存在较大的问题，单桩风机结构所受的竖向荷载由基础及整个结构的重力组成，单桩基础的侧摩阻力及端阻力比较大，其竖向承载力易满足要求。相对于竖向荷载，单桩风机结构所受的水平弯矩非常大，导致其水平变位较大。为了控制水平变位，传统的单桩基础只能采取增大桩径或增加单桩入土深度的方法，这种方法不仅造成单桩基础竖向承载力远远高于基础实际所需，还给打桩施工提出了更高的要求，使得桩基础的成本升高，施工难度加大，施工周期增长。复合单桩基础的出现很好的解决上述问题，复合桩基础是将传统的单桩基础与筒形基础进行组合，桩筒之间用高粘度材料进行连接处理，复合单桩基础显著提高单桩基础的水平承载力，避免了传统单桩基础为控制水平变位导致桩径过大、入土过深的问题，可以有效降低使用单桩基础进行风电开发的成本，具有重大的经济效益。已提出的复合单桩基础对桩筒连接部位的处理是使用高粘度材料进行连接，连接后桩筒成为一个整体，由于海上风电基础主要受大弯矩 荷载控制，上述连接形式会将水平荷载传递给筒形基础，同时也会将大部分弯矩传递到筒形基础上，由于复合单桩基础所使用的筒形基础的筒盖钢板厚度比较小，筒顶盖部分若承受过大弯矩，会出现屈曲变形而发生破坏。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提出了一种筒形基础与单桩的连接构件，可显著降低复合单桩基础中单桩与筒形基础间弯矩的传递。本发明的目的通过下述技术方案予以实现:一种筒形基础与单桩的连接构件，将筒形基础顶盖内侧与桩基础的接触部位设置成与桩基础进行球面接触的弧形接触头，通过球面与桩基础接触；单桩在接触部位桩内设置有加强环。所述弧形接触头表面进行打磨处理保证其光滑。所述筒形基础为带顶盖的钢制筒形基础。所述单桩为钢制单桩。所述加强环与单桩焊接为整体。所述弧形接触头与单桩接触部位之间紧密接触，通过接触部位传递荷载。
在桩基础和负压筒之间(即筒形基础与单桩之间)采用半球型结构连接。所述弧形接触头的直径与筒形基础顶盖的盖厚度相同，例如设为30_ ;所述加强环选用金属环，厚度50mm,高度500mm,外径2.05m。本发明是针对已提出的复合桩基础连接部位传递弯矩，而导致负压筒盖易发生屈曲破坏的问题，提出了一种新型的适用于复合桩基础的连接构件，对桩基础和负压筒进行弧形连接，可改善桩基础和负压筒间的传力模式，提高复合桩基础使用时的安全系数，具有很好的经济效益。本发明的技术方案中在筒形基础筒盖内侧设置弧形接触头连接桩筒基础，大大降低了单桩和筒型基础的接触面积，实现了桩基础和负压筒之间主要传递水平荷载，显著降低弯矩的传递。筒顶盖部分亦不会因大弯矩作用而发生屈曲破坏，使复合单桩基础受力更加明确，有利于降低筒顶盖的加强设计难度。
图1是本发明的筒形基础与单桩的连接构件的结构示意图，其中I为筒形基础；2为单桩；3为弧形接触头；4为加强环。
具体实施例方式下面结合具体实例进一步说明本发明的技术方案。如附图1所示的复合桩基础连接结构，I为筒形基础；2为单桩；3为弧形接触头；4为加强钢环；将负压筒顶盖上的内侧与桩基础的接触部位设置弧形接触头，通过球面与桩基础接触；单桩在接触部位桩内设加强环。所述弧形接触头为半球型结构，在桩基础和负压筒之间连接。弧形接触头直径与筒盖厚度相同，设为30mm ;加强环选用金属环,厚度50mm,高度500mm，外径2.05m,与单桩焊接为整体。弧形接触头与单桩接触部位之间紧密接触，通过接触部位传递荷载。具体施工过程如下:1、钢管桩、筒形基础的制作；2、连接部位的加工；3、筒形基础沉放；4、以筒形基础作为打桩导向进行沉桩。以上对本发明做了示例性的 描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种筒形基础与单桩的连接构件，其特征在于，将筒形基础顶盖内侧与桩基础的接触部位设置成与桩基础进行球面接触的弧形接触头，通过球面与桩基础接触；单桩在接触部位桩内设置有加强环。
2.根据权利要求1所述的一种筒形基础与单桩的连接构件，其特征在于，所述筒形基础为带顶盖的钢制筒形基础。
3.根据权利要求1所述的一种筒形基础与单桩的连接构件，其特征在于，所述单桩为钢单桩。
4.根据权利要求1所述的一种筒形基础与单桩的连接构件，其特征在于，所述加强环与单桩焊接为整体。
5.根据权利要求1所述的一种筒形基础与单桩的连接构件，其特征在于，所述弧形接触头的直径与筒形基础顶盖的盖厚度相同。
6.根据权利要求5所述的一种筒形基础与单桩的连接构件，其特征在于，所述弧形接触头的直径与筒形基础顶盖的盖厚度设为30_。
7.根据权利要求1 所述的一种筒形基础与单桩的连接构件，其特征在于，所述加强环选用金属环。
8.根据权利要求7所述的一种筒形基础与单桩的连接构件，其特征在于，所述加强环厚度50mm,高度500mm,外径2.05m。
9.根据权利要求1所述的一种筒形基础与单桩的连接构件，其特征在于，所述筒形基础与单桩之间的弧形接触头采用半球型结构。
全文摘要
本发明公开了一种筒形基础与单桩的连接构件，将筒形基础顶盖内侧与桩基础的接触部位设置成与桩基础进行球面接触的弧形接触头，通过球面与桩基础接触；弧形接触头表面进行打磨处理保证其光滑；单桩在接触部位桩内设加强钢环，加强环与单桩焊接为一整体；弧形接触头与单桩接触部位之间紧密接触，通过接触部位传递荷载。本发明的技术方案中在筒形基础筒盖内侧设置弧形接触头连接桩筒基础，大大降低了单桩和筒型基础的接触面积，实现了桩基础和负压筒之间主要传递水平荷载，显著降低弯矩的传递。筒顶盖部分亦不会因大弯矩作用而发生屈曲破坏，使复合单桩基础受力更加明确，有利于降低筒顶盖的加强设计难度。
文档编号E02D27/12GK103243734SQ20131016681
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月8日 优先权日2013年5月8日
发明者王海军, 孙凌凯, 练继建 申请人:天津大学