一种海上风电单桩基础抗压承载力试验装置的制作方法

本实用新型涉及一种海上风电单桩基础抗压承载力试验装置及其实施方法，特别针对海上风电大尺寸桩基、大荷载作用下的单桩抗压试验。

背景技术：

我国近海风资源丰富、风速稳定、对环境的负面影响小、年利用小时数高、不占用土地资源等优点，正成为世界各国的重点研究与发展方向。

目前国内对近海海相地层（粉砂、粘土及相互夹层）对风机桩基础承载力影响的研究成果较少，也没有相应的设计规范。不同地域的海床荷载决定不同的桩基础承载型式和承载特性。目前海上风机单桩基础的直径通常可达4-6m，通过试验研究大直径钢管桩的承载能力特性十分必要，但现有的传统试验方法不能满足大直径钢管桩的试验要求，因此，需要设计一种单桩承载力试验装置。

技术实现要素：

本实用新型根据现有技术的不足，公开了一种海上风电单桩基础抗压承载力试验装置，此试验装置极大的节省了海上风电单桩基础试验的成本，而且提高了工作效率，降低了试验强度。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出以下技术方案：一种海上风电单桩基础抗压承载力试验装置，它包括打入泥面以下持力层以获得稳定性的试验桩，所述试验桩同一直线上倾斜打入，并固定安装有两根基准桩，在试验桩和基准桩的两侧对称打入多根锚桩，所述多根锚桩的顶部通过限位钢管固定相连，在锚桩的顶部安装有试桩平台，所述试桩平台的顶部安装有反力架系统。

所述反力架系统包括桩帽，所述桩帽固定安装在锚桩的顶部，所述桩帽上焊接有锚桩牛腿；所述锚桩牛腿上固定有双拼边梁，所述双拼边梁的顶部安装有压梁，所述压梁的两端通过拉杆与锚桩牛腿的底板固定相连将双拼边梁固定在锚桩牛腿顶部，在两组双拼边梁上通过加劲肋钢板固定安装有三拼主梁。

所述锚桩牛腿包括肋板和底板，所述肋板垂直交叉布置，固定焊接在底板的顶部。

所述三拼主梁和试验桩之间安装有液压千斤顶，所述液压千斤顶的底端和顶端各安装有一个分配盘，所述液压千斤顶通过信号线与试验仪器、测量和数据采集器相连。

所述锚桩和基准桩的顶部构件混凝土承台作为混凝土高桩承台基础，在混凝土承台的顶部固定安装风机塔筒。

本实用新型有如下有益效果：

1、在试验桩附近打入锚桩和基准桩，在锚桩上搭设水上试桩平台；锚桩上加焊钢牛腿做抗压反力支撑，安装单桩抗压静载荷试验反力架系统，待试验结束后，基准桩和锚桩继续作为海上风电高桩承台基础的钢管群桩使用，此方法极大的节省了海上风电单桩基础试验的成本。本装置及方法施工简便、效果显著、对海上试验装备要求低、极大地节省费用。通过单桩抗压静载荷试验反力架系统能够对锚桩的安装强度进行测量，进而使其满足设计要求，保证后续的施工安全。

2、在试验结束之后，继续在锚桩和基准桩的顶部构件混凝土承台作为混凝土高桩承台基础，然后在混凝土承台的顶部固定安装风机塔筒，混凝土高桩承台的造价约1100万，1根试桩的造价约1400万，试桩结束后把试桩锚桩和基准桩用作混凝土高桩承台的锚桩，节约试验成本1000万左右，成本控制显著。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的试桩平面图。

图2为A-A剖面图。

图3为抗压反力架立面图。

图4为抗压反力架平面图。

图5为锚桩牛腿平面图。

图6为锚桩牛腿平面图。

图7为高桩承台示意图。

图中：试验桩1、锚桩2、分配盘3、液压千斤顶4、三拼主梁5、桩帽6、双拼边梁7、压梁8、基准桩9、肋板10、底板11、限位钢管12、试桩平台13、拉杆14、加劲肋钢板15、混凝土承台16、风机塔筒17；

2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6都为锚桩。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

如图1-7，一种海上风电单桩基础抗压承载力试验装置，它包括打入泥面以下持力层以获得稳定性的试验桩1，所述试验桩1同一直线上倾斜打入，并固定安装有两根基准桩9，在试验桩1和基准桩9的两侧对称打入多根锚桩2，所述多根锚桩2的顶部通过限位钢管12固定相连，在锚桩2的顶部安装有试桩平台13，所述试桩平台13的顶部安装有反力架系统。

进一步的，在本实施例中所述的锚桩2工有6根，其中锚桩的根数将根据需求而定，通过限位钢管12加强了锚桩的整体性，限制锚桩在试验中发生错动，保证了试验效果。

进一步的，所述反力架系统包括桩帽6，所述桩帽6固定安装在锚桩2的顶部，所述桩帽6上焊接有锚桩牛腿；所述锚桩牛腿上固定有双拼边梁7，所述双拼边梁7的顶部安装有压梁8，所述压梁8的两端通过拉杆14与锚桩牛腿的底板固定相连将双拼边梁7固定在锚桩牛腿顶部，在两组双拼边梁7上通过加劲肋钢板15固定安装有三拼主梁5。

进一步的，所述锚桩牛腿包括肋板10和底板11，所述肋板10垂直交叉布置，固定焊接在底板11的顶部。通过焊接保证连接节点的刚度和可靠度，具体的尺寸根据荷载需求而定，

进一步的，所述三拼主梁5和试验桩1之间安装有液压千斤顶4，所述液压千斤顶4的底端和顶端各安装有一个分配盘3，所述液压千斤顶4通过信号线与试验仪器、测量和数据采集器相连。

进一步的，所述锚桩2和基准桩9的顶部构件混凝土承台16作为混凝土高桩承台基础，在混凝土承台16的顶部固定安装风机塔筒17。

本实用新型的工作过程和工作原理为：

试验桩1的尺寸和打入深度一般根据试验方案采定；双拼边梁7和三拼主梁5的尺寸需根据试验所提供的荷载，在保证不出现强度破坏和稳定性破坏的前提下根据计算确定高、宽、长度和壁厚。锚桩牛腿部位需要特别注意，需要根据试验方案的荷载进行计算和数值模拟，其中肋板10和底板11的尺寸和厚度根据计算确定，肋板的数量和间距的确定需通过焊缝的计算确定，以保证连接点的刚度和可靠度；锚桩2的桩径一般小于试验桩1的桩径，待试验完成后，锚桩2和基准桩9可以继续作为海上风电高桩承台基础的钢管群桩使用，大大的节约了试验成本。

如图7所示，在试验结束之后，继续在锚桩2和基准桩9的顶部构件混凝土承台16作为混凝土高桩承台基础，然后在混凝土承台16的顶部固定安装风机塔筒17，混凝土高桩承台的造价约1100万，1根试桩的造价约1400万，试桩结束后把试桩锚桩和基准桩用作混凝土高桩承台的锚桩，节约试验成本1000万左右，成本控制显著。

通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。