一种适用于沉陷水域漂浮式光伏电站的浮体组件及其设计方法与流程

本发明涉及水面光伏，具体来说是一种适用于沉陷水域漂浮式光伏电站的浮体组件及其设计方法。

背景技术：

1、水面漂浮式光伏电站浮体的锚固现有两种方式，均为固定锚固方式，其中，一种为锚块锚固，一种为桩基础锚固。桩基础锚固因其能够适应水底地形相差较大的水域，使用范围更广。桩基础锚固通过锚绳将浮体与桩基础上固定的套箍相连，设计中某一方向的锚绳长度为一个长度。当浮体受到风荷载或波浪荷载时，锚绳绷紧，锚绳开始受力，如图1所示。

2、然而当光伏电站建立在采煤沉陷区这种水底地形会继续沉降的水域时，由于锚绳与桩之间连接的套箍固定与桩上，地形的不均匀沉降导致桩也会产生不均匀沉降，从而固定于桩上套箍高度会发生变化，导致锚绳的受力长度发生变化，造成两种后果。一是：桩基不均匀沉降沿桩排布方向递增，如图2所示。在水平荷载的作用下，锚绳依次绷紧，浮体会产生扭转变形，从而导致浮体产生碰撞，造成破坏。二是：桩基不均匀沉降沿桩排布方向非线性，如图3所示。在水平荷载的作用下，受力长度较短的锚绳会首先绷紧，受力长度较长的锚绳则是松弛状态，造成锚绳应力集中，导致锚绳拉断。

3、综上所述，现场桩基施工不规范，导致原本设计与同一水平面上的固定桩套箍出现高程不一的现象，从而出现图2或图3等不均匀受力状态，出现应力集中，导致结构破坏；同时，沉陷水域的水上光伏电站，由于场地会继续下沉，使得施工时安装于同一水平面上的固定桩套箍出现高程不一的现象，从而出现图2或图3等不均匀受力状态，出现应力集中，导致结构破坏。

4、因此需要一种有效的浮体固定方法来解决该问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中地形沉降导致锚绳受力不均匀的缺陷，提供一种适用于沉陷水域漂浮式光伏电站的浮体组件及其设计方法来解决上述问题。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种适用于沉陷水域漂浮式光伏电站的浮体组件，包括桩体和光伏板锚绳，还包括可移动桩套箍，可移动桩套箍套在桩体上并与桩体构成上下滑动配合，光伏板锚绳一端系在光伏板上、另一端系在可移动桩套箍上。

4、所述的可移动桩套箍包括外环、内环、支撑件、内环滚轮和外环锚环，内环通过支撑件固定安装在外环的内壁上，内环的内壁上开有凹槽，内环滚轮限位安装在凹槽内，外环锚环固定安装在外环的外壁上，外环锚环的数量为若干个，若干个外环锚环均匀布置在外环的外壁上，外环锚环上挂有配重块。

5、还包括限位器，限位器固定安装在桩体上并位于可移动桩套箍的下方。

6、一种适用于沉陷水域漂浮式光伏电站的浮体组件的设计方法，包括以下步骤：

7、获取最大拉力设计值：依据工程设计要求确定锚绳规格，获得锚绳所能达到的最大拉力设计值f；

8、锚绳受力绷紧状态下水平面夹角的确定：依据工程设计情况，推算出在最低水位锚绳受力绷紧时与水平面的夹角θ；

9、可移动桩套箍的计算：获取可移动桩套箍的内环滚轮与桩体之间的摩擦系数μ；

10、设可移动桩套箍的重力为g，其包括外环、内环、支撑件、内环滚轮、外环锚环和配重块的重量；

11、根据下列方程求解可移动桩套箍的重力为g，其公式如下：

12、f sinθ+f浮＝μf cosθ+g，

13、f浮＝ρ水gv，

14、其中，f为最大拉力设计值，θ为锚绳受力时的最小倾角，即受力状态的控制倾角，μ为摩擦系数，f浮为可移动桩套箍整体所受浮力，ρ水为水的密度，g为重力加速度，v为可移动桩套箍的体积；

15、浮体组件的施工：安装桩体、光伏板锚绳和可移动桩套箍，将桩体打入土体，并将光伏板锚绳进行固定，通过配重块的增减来调整至可移动桩套箍的重力g值。

16、有益效果

17、本发明的一种适用于沉陷水域漂浮式光伏电站的浮体组件及其设计方法，与现有技术相比能够有效防止水面光伏桩基锚固方法由于桩基安装施工或沉降水域地质因素导致的锚绳受力不均匀，防止锚绳出现应力集中现象，导致浮体结构和锚绳被拉坏。本发明能够使得锚绳受力均匀，有效调节结构受力状态，防止浮体结构和锚绳破坏，提高了锚固效果。

技术特征：

1.一种适用于沉陷水域漂浮式光伏电站的浮体组件，包括桩体(1)和光伏板锚绳(5)，其特征在于：还包括可移动桩套箍(3)，可移动桩套箍(3)套在桩体(1)上并与桩体(1)构成上下滑动配合，光伏板锚绳(5)一端系在光伏板上、另一端系在可移动桩套箍(3)上。

2.根据权利要求1所述的一种适用于沉陷水域漂浮式光伏电站的浮体组件，其特征在于：所述的可移动桩套箍(3)包括外环(6)、内环(7)、支撑件(8)、内环滚轮(9)和外环锚环(10)，内环(7)通过支撑件(8)固定安装在外环(6)的内壁上，内环(7)的内壁上开有凹槽，内环滚轮(9)限位安装在凹槽内，外环锚环(10)固定安装在外环(6)的外壁上，外环锚环(10)的数量为若干个，若干个外环锚环(10)均匀布置在外环(6)的外壁上，外环锚环(10)上挂有配重块(4)。

3.根据权利要求1所述的一种适用于沉陷水域漂浮式光伏电站的浮体组件，其特征在于：还包括限位器(2)，限位器固定安装在桩体(1)上并位于可移动桩套箍(3)的下方。

4.根据权利要求2所述的一种适用于沉陷水域漂浮式光伏电站的浮体组件的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种适用于沉陷水域漂浮式光伏电站的浮体组件及其设计方法，与现有技术相比解决了地形沉降导致锚绳受力不均匀的缺陷。本发明包括桩体和光伏板锚绳，还包括可移动桩套箍，可移动桩套箍套在桩体上并与桩体构成上下滑动配合，光伏板锚绳一端系在光伏板上、另一端系在可移动桩套箍上。本发明能够有效防止水面光伏桩基锚固方法由于桩基安装施工或沉降水域地质因素导致的锚绳受力不均匀，防止锚绳出现应力集中现象，导致浮体结构和锚绳被拉坏。

技术研发人员：叶筱,李守国,张立军,蒯圣宇,陶文,王加庆,孙岩松,徐雯,贺洁星,刘磊,陈涛
受保护的技术使用者：中国能源建设集团安徽省电力设计院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15