具有抗冰结构的海上风机大直径单桩基础的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种具有抗冰结构的海上风机大直径单桩基础。本实用新型的目的是提供一种结构简单、成本相对较低的具有抗冰结构的海上风机大直径单桩基础，以提高海上风电大直径单桩基础抗冰能力。本实用新型的技术方案是：一种具有抗冰结构的海上风机大直径单桩基础，具有钢管式大直径单桩，其特征在于：所述单桩外围、海冰作用区域内设置若干抗冰结构，抗冰结构布置成上、下两圈；所述抗冰结构通过法兰盘安装于单桩外侧，抗冰结构外侧具有倾斜布置的外侧斜管，上、下两圈抗冰结构的外侧斜管形成与海冰接触的抗冰锥形构造。本实用新型适用于海上风力发电行业。
【专利说明】具有抗冰结构的海上风机大直径单粧基础
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种具有抗冰结构的海上风机大直径单桩基础。适用于海上风力 发电行业。
【背景技术】
[0002] 单立柱单桩基础（以下称单桩基础）通常由单根直径4m以上钢管构成，单桩基础 下部深入土中，提供承载力；中部浸于水中承受波浪、海流、潮汐等长期循环作用；上部通 过灌浆连接段或直接采用法兰与风机塔筒相连。作为构造最为简单的一种海上风机基础型 式，单桩基础目前是欧洲海上风电场的主导基础结构型式。随着国内制桩工艺、打桩设备、 沉桩能力的提高，单桩基础在我国近海风电场建设中的应用也将日趋广泛。
[0003] 海上风机基础结构主要承受风、浪、流等复杂环境荷载的联合作用，在应用到有海 冰出现的场区时，关键是抗冰结构设计。海洋石油行业的采油平台导管架的抗冰锥破冰锥 结构通常设计为一个锥形结构，对于海上风机大直径单桩而言，由于直径较大，若仿效采油 平台设计成单个锥形抗冰结构则工程量较大。
【发明内容】
[0004] 本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、成本 相对较低的具有抗冰结构的海上风机大直径单桩基础，以提高海上风电大直径单桩基础抗 冰能力。
[0005] 本实用新型所采用的技术方案是：一种具有抗冰结构的海上风机大直径单桩基 础，具有钢管式大直径单桩，其特征在于：所述单桩外围、海冰作用区域内设置若干抗冰结 构，抗冰结构布置成上、下两圈；所述抗冰结构通过法兰盘安装于单桩外侧，抗冰结构外侧 具有倾斜布置的外侧斜管，上、下两圈抗冰结构的外侧斜管形成与海冰接触的抗冰锥形构 造。
[0006] 所述抗冰结构包括短水平撑管、长水平撑管、所述外侧斜管和所述法兰盘，短水平 撑管与长水平撑管上下平行布置，两水平撑管内侧端均制有所述法兰盘，外侧端共同焊接 固定所述外侧斜管。
[0007] 所述长水平撑管与外侧斜管之间焊接斜撑管。
[0008] 所述抗冰结构包括短水平撑管、长水平撑管、水平连杆、支撑管、所述外侧斜管和 所述法兰盘，两外侧斜管和一水平连杆焊接成三角形斜管组件；短水平撑管与长水平撑管 上下平行布置，两水平撑管内侧端均制有所述法兰盘，外侧端通过支撑管与三角形斜管组 件的两外侧斜管焊接固定。
[0009] 所述短水平撑管与长水平撑管之间焊接有斜撑管。
[0010] 在三角形斜管组件的两外侧斜管之间区域设置钢板。
[0011] 所述抗冰结构通过插销安装于单桩外侧。
[0012] 本实用新型的有益效果是：本实用新型在大直径单桩外围布置抗冰结构，该抗冰 结构通过法兰盘或插销与大直径单桩主体上的连接件相连，拆装更换方便；抗冰结构外侧 斜管或三角形斜管组件呈一定坡角布置，海冰撞击时，有利于海冰的折断以降低海冰对于 结构主体的作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1为实施例1的立面示意图。
[0014] 图2为实施例1的横截面图。
[0015] 图3为实施例1中抗冰结构的侧视图。
[0016] 图4为实施例1中抗冰结构的立体图。
[0017] 图5为实施例2的横截面图。
[0018] 图6为实施例2中抗冰结构的侧视图。
[0019] 图7为实施例2中抗冰结构的立体图。
[0020] 图8为实施例2中抗冰结构的正视图。
[0021] 图9为实施例3中抗冰结构的正视图。
[0022] 图10为实施例4中抗冰结构的正视图。
[0023] 图11为实施例5中抗冰结构的正视图。
【具体实施方式】
[0024] 实施例1 :如图图4所示，本实施例包括钢管式大直径单桩1以及布置在其外 侧的抗冰结构，抗冰结构需覆盖海冰作用的高程范围（H)，抗冰结构布置成上、下两圈，每个 位置相对水平面呈镜像安装一对。本例中抗冰结构包括短水平撑管2、长水平撑管3、外侧 斜管4和法兰盘5,短水平撑管2与长水平撑管3上下平行布置，两水平撑管内侧端均制有 法兰盘5,两水平撑管的外侧端共同焊接固定外侧斜管4,长水平撑管3与外侧斜管4之间 焊接斜撑管6。外侧斜管4倾斜布置，与钢管式大直径单桩1呈一定坡角，上、下两圈抗冰结 构的外侧斜管4形成与海冰接触的抗冰锥体。抗冰结构通过法兰盘5与钢管式大直径单桩 1主体上的连接件相连。
[0025] 本实施例在施工过程中，先进行钢管式大直径单桩1的沉桩，再通过法兰盘5采用 螺栓连接的方式将抗冰结构与钢管式大直径单桩1相连。
[0026] 实施例2 :如图5~图8所示，本实施例结构与实施例1基本相同，不同之处仅在于 本例中抗冰结构由短水平撑管2、长水平撑管3、水平连杆7、支撑管8、外侧斜管4和法兰盘 5组成，其中两根外侧斜管4和一根水平连杆7焊接成三角形斜管组件；短水平撑管2与长 水平撑管3上下平行布置，短水平撑管2与长水平撑管3之间焊接有斜撑管6。短水平撑 管2与长水平撑管3内侧端均制有法兰盘5,长水平撑管3外侧端通过支撑管8连接三角形 斜管组件内两外侧斜管4夹角端附近，短水平撑管2外侧端通过支撑管8连接三角形斜管 组件内两外侧斜管4与水平连杆7的连接端附近(三角形斜管组件倾斜布置，与钢管式大直 径单桩1呈一定坡角，上、下两圈抗冰结构的三角形斜管组件形成与海冰接触的抗冰椎体)。 抗冰结构通过法兰盘5与钢管式大直径单桩1主体上的连接件相连。
[0027] 实施例3 :如图9所示，本实施例结构与实施例2基本相同，不同之处仅在于本实 施例中在三角形斜管组件的两外侧斜管4之间区域设置钢板9,有助于海冰沿抗冰结构外 侧坡度区域的爬升折断。本例中水平连杆7起到内侧肋板的作用，辅助支撑钢板8,水平连 杆7的数目根据需要设置。
[0028] 实施例4 :图10所示，对于实施例2或例3而言，由于两外侧斜管4呈一定角度， 对于单桩环向相邻两个抗冰构造之间会有一定的空间，在遭遇海冰情况下，这些空间可能 被海冰"塞满"，对结构承受冰载不利，为尽量减小该空间，可考虑将实施例1与实施例2或 例3组合成交错式的型式。
[0029] 实施例5 :图11所示，还以将实施例2 (或例3)自组合交错式的型式。其中，外侧 抗冰构造的角度均是上、下两个抗冰构造近端向远端角度渐缓，即保证上、下两组抗冰构造 呈锥形。具体使用哪种实施例型式，根据所处海冰区域的冰情综合判定。
[0030] 此外，本实用新型中的抗冰结构与钢管式大直径单桩1的连接除了通过法兰之外 还可以采用插销式的构件或其它连接方式，由于这些连接结构都是成熟、常规的结构，此处 不再展开说明。
【权利要求】
1. 一种具有抗冰结构的海上风机大直径单桩基础，具有钢管式大直径单桩（1 )，其特 征在于：所述单桩（1)外围、海冰作用区域内设置若干抗冰结构，抗冰结构布置成上、下两 圈；所述抗冰结构通过法兰盘（5)安装于单桩（1)外侧，抗冰结构外侧具有倾斜布置的外侧 斜管（4)，上、下两圈抗冰结构的外侧斜管（4)形成与海冰接触的抗冰锥形构造。
2. 根据权利要求1所述的具有抗冰结构的海上风机大直径单桩基础，其特征在于：所 述抗冰结构包括短水平撑管（2)、长水平撑管（3)、所述外侧斜管（4)和所述法兰盘（5)，短 水平撑管与长水平撑管上下平行布置，两水平撑管内侧端均制有所述法兰盘（5)，外侧端共 同焊接固定所述外侧斜管（4)。
3. 根据权利要求2所述的具有抗冰结构的海上风机大直径单桩基础，其特征在于：所 述长水平撑管（3 )与外侧斜管（4)之间焊接斜撑管（6 )。
4. 根据权利要求1所述的具有抗冰结构的海上风机大直径单桩基础，其特征在于：所 述抗冰结构包括短水平撑管（2)、长水平撑管（3)、水平连杆（7)、支撑管（8)、所述外侧斜管 (4)和所述法兰盘（5)，两外侧斜管（4)和一水平连杆（7)焊接成三角形斜管组件；短水平撑 管（2)与长水平撑管（3)上下平行布置，两水平撑管内侧端均制有所述法兰盘（5)，外侧端 通过支撑管（8)与三角形斜管组件的两外侧斜管（4)焊接固定。
5. 根据权利要求4所述的具有抗冰结构的海上风机大直径单桩基础，其特征在于：所 述短水平撑管（2 )与长水平撑管（3 )之间焊接有斜撑管（6 )。
6. 根据权利要求5所述的具有抗冰结构的海上风机大直径单桩基础，其特征在于：在 三角形斜管组件的两外侧斜管（4)之间区域设置钢板（9)。
7. 根据权利要求3、5、6所述的具有抗冰结构的海上风机大直径单桩基础，其特征在 于：所述抗冰结构通过插销安装于单桩（1)外侧。
【文档编号】E02D27/52GK203866868SQ201420217954
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】李炜, 赵生校, 周永, 徐江, 陈法波, 熊根, 张纯永 申请人:中国水电顾问集团华东勘测设计研究院有限公司