本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)單樁基礎(chǔ)試樁支撐結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種帶扁擔(dān)結(jié)構(gòu)的海上風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)單樁基礎(chǔ)試樁支撐結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

如今全球的能源危機(jī)越來越嚴(yán)重，尤其是作為主要能源的煤和石油，不僅資源有限，不可再生，而且還會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。近年來溫室效應(yīng)、全球變暖已成為全球矚目的環(huán)境危機(jī)，因此，清潔綠色能源必然成為未來趨勢(shì)，而風(fēng)能就是其中之一。我國幅員遼闊，海岸線長，海上風(fēng)能資源十分豐富。海上風(fēng)電場(chǎng)具有風(fēng)速大、有效發(fā)電時(shí)間長、不占用陸地、距離負(fù)荷中心近等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的可開發(fā)前景。

單樁基礎(chǔ)是海上風(fēng)電的最主要的基礎(chǔ)型式。在歐洲單樁基礎(chǔ)占比達(dá)70％以上。在國內(nèi)單樁基礎(chǔ)所占比例也不斷提升。單樁基礎(chǔ)的鋼管樁直徑通常在4～7m之間。單樁基礎(chǔ)由單個(gè)鋼管樁構(gòu)成，鋼管樁安裝在海床下30～60m的地方。單樁基礎(chǔ)因?yàn)槌杀镜汀⑹┕し奖愣趪猥@得了廣泛應(yīng)用。

然而，對(duì)于單樁基礎(chǔ)，實(shí)踐遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在了理論的前邊。大直徑單樁的理論與傳統(tǒng)樁基存在較大差異。迫切需要更新樁基理論以適應(yīng)大直徑單樁基礎(chǔ)的發(fā)展。而理論的發(fā)展需要實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的支持。目前國內(nèi)外尚未見直接使用大直徑單樁試樁的實(shí)例。另外傳統(tǒng)的試樁方法有豎向承載力試驗(yàn)和水平承載力試驗(yàn)。豎向承載力試驗(yàn)主要承受豎向壓力或拔力作用，測(cè)試樁基承載力或樁基分層側(cè)阻力。水平承載力主要承受水平力作用，主要測(cè)試樁身位移與樁側(cè)土位移的關(guān)系。水平試樁雖然也產(chǎn)生一定的彎矩，但是由于海上作業(yè)難以提供較大的水平加載抗力，從而提供的彎矩?cái)?shù)值有限。而風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)尤其是大直徑單樁基礎(chǔ)主要承受大傾覆彎矩作用，其彎矩?cái)?shù)值遠(yuǎn)大于通常的水平試樁產(chǎn)生的彎矩。這兩種試驗(yàn)方法的樁基承載性狀同單樁基礎(chǔ)承受的大傾覆彎矩承載性狀存在較大差異。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種帶扁擔(dān)結(jié)構(gòu)的海上風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)單樁基礎(chǔ)試樁支撐結(jié)構(gòu)，突破傳統(tǒng)軸向承載力試驗(yàn)和水平承載力試驗(yàn)的限制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施加大傾覆彎矩。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種帶扁擔(dān)結(jié)構(gòu)的海上風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)單樁基礎(chǔ)試樁支撐結(jié)構(gòu)，包括豎直插入海底的試驗(yàn)樁、第一支撐樁和第二支撐樁，所述第一支撐樁和第二支撐樁分別位于所述試驗(yàn)樁的左右兩側(cè)；所述第一支撐樁的上方固設(shè)有第一縱梁，所述第二支撐樁的上方固設(shè)有第二縱梁；所述試驗(yàn)樁的上方固設(shè)有一扁擔(dān)梁，所述扁擔(dān)梁的第一端位于所述第一縱梁下方，所述扁擔(dān)梁的第二端位于所述第二縱梁的上方，所述扁擔(dān)梁上設(shè)有第一頂升裝置，所述第一頂升裝置位于所述扁擔(dān)梁和所述第一縱梁之間，所述第二縱梁上設(shè)有第二頂升裝置，所述第二頂升裝置位于所述扁擔(dān)梁和所述第二縱梁之間。

優(yōu)選地，所述第一支撐樁設(shè)有兩根或多根，對(duì)稱分布在所述扁擔(dān)梁的兩側(cè)。

優(yōu)選地，所述第二支撐樁設(shè)有兩根或多根，所有的所述第二支撐樁并排排列，并分別與所述第二縱梁連接。

優(yōu)選地，所述第一頂升裝置和第二頂升裝置均為千斤頂。

優(yōu)選地，所述扁擔(dān)梁通過焊接或法蘭連接在所述試驗(yàn)樁的頂部。

如上所述，本實(shí)用新型涉及的帶扁擔(dān)結(jié)構(gòu)的海上風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)單樁基礎(chǔ)試樁支撐結(jié)構(gòu)，具有以下有益效果：使用本實(shí)用新型方法進(jìn)行單樁基礎(chǔ)試樁，可以克服傳統(tǒng)試樁方法的局限，利用豎向加載實(shí)現(xiàn)了施加大傾覆彎矩對(duì)單樁基礎(chǔ)進(jìn)行試樁并量測(cè)水平位移與水平土抗力的關(guān)系，使單樁基礎(chǔ)試樁更貼合單樁基礎(chǔ)的承載性狀。采用扁擔(dān)結(jié)構(gòu)并在扁擔(dān)梁兩頭分別施加上推力和下推力尤其實(shí)用于厚覆蓋層地區(qū)試樁，由于第二支撐樁處于受壓狀態(tài)，第一支撐樁處于受拉狀態(tài)，通過第一支撐樁和第二支撐樁提供的反力在扁擔(dān)梁的兩端分別提供壓力和拔力，從而為單樁提供試驗(yàn)彎矩。本實(shí)用新型還解決了水平承載力試驗(yàn)反力較小不能提供較大彎矩的缺陷，使試樁更符合單樁基礎(chǔ)的工作性狀。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的俯視圖。

元件標(biāo)號(hào)說明

10 試驗(yàn)樁

20 第一支撐樁

21 第一縱梁

22 第一頂升裝置

30 第二支撐樁

31 第二縱梁

32 第二頂升裝置

40 扁擔(dān)梁

具體實(shí)施方式

以下由特定的具體實(shí)施例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。

須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。

如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型提供一種帶扁擔(dān)結(jié)構(gòu)的海上風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)單樁基礎(chǔ)試樁支撐結(jié)構(gòu)，包括豎直插入海底的試驗(yàn)樁10、第一支撐樁20和第二支撐樁30，所述第一支撐樁20和第二支撐樁30分別位于所述試驗(yàn)樁10的左右兩側(cè)。所述第一支撐樁20的上方固設(shè)有第一縱梁21，所述第二支撐樁30的上方固設(shè)有第二縱梁31。所述試驗(yàn)樁10的上方固設(shè)有一扁擔(dān)梁40，所述扁擔(dān)梁40的第一端41位于所述第一縱梁21下方，所述扁擔(dān)梁40的第二端42位于所述第二縱梁31的上方。所述扁擔(dān)梁40上設(shè)有第一頂升裝置22，所述第一頂升裝置22位于所述扁擔(dān)梁40和所述第一縱梁21之間，所述第一頂升裝置22給所述扁擔(dān)梁40施加向下的推力，所述第一縱梁21受到所述第一頂升裝置22提供向上的反作用力，使得所述第一支撐樁20處于受拉狀態(tài)；所述第二縱梁31上設(shè)有第二頂升裝置32，所述第二頂升裝置32位于所述扁擔(dān)梁40和所述第二縱梁31之間，所述第二頂升裝置32給所述扁擔(dān)梁40提供向上的推力，所述第二縱梁31受到所述第二頂升裝置32提供向下的反作用力，使得所述第二支撐樁30處于受壓狀態(tài)。本實(shí)用新型通過第一支撐樁20和第二支撐樁30提供的反力在扁擔(dān)梁40的兩端分別提供壓力和拔力，從而為試驗(yàn)樁10提供試驗(yàn)彎矩。

如圖1和圖2所示，優(yōu)選地，所述第一支撐樁20設(shè)有一根、兩根或多根，對(duì)稱分布在所述扁擔(dān)梁40的兩側(cè)，例如所述第一支撐樁20設(shè)有兩根時(shí)，兩根所述第一支撐樁20對(duì)稱分布在所述扁擔(dān)梁40的兩側(cè)。優(yōu)選地，所述第二支撐樁30設(shè)有一根、兩根或者多根，當(dāng)所述第二支撐樁30設(shè)有一根時(shí)，所述第二支撐樁30位于所述扁擔(dān)梁40的第二端42的正下方，當(dāng)?shù)诙螛?0設(shè)有偶數(shù)根，對(duì)稱分布在所述扁擔(dān)梁40的兩側(cè)；當(dāng)?shù)诙螛?0設(shè)有奇數(shù)根時(shí)，其中一根所述第二支撐樁30位于所述扁擔(dān)梁40的第二端42的正下方，其余所有的第二支撐樁30對(duì)稱分布在所述扁擔(dān)梁40的兩側(cè)。優(yōu)選地，所述第一頂升裝置22和第二頂升裝置32均為千斤頂。優(yōu)選地，所述扁擔(dān)梁40通過焊接或法蘭連接在所述試驗(yàn)樁10的頂部，使所述扁擔(dān)梁40和所述試驗(yàn)樁10的連接更可靠。

如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型還提供一種帶扁擔(dān)結(jié)構(gòu)的海上風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)單樁基礎(chǔ)試樁支撐結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟：

S1、使用打樁錘進(jìn)行試驗(yàn)樁10沉樁施工，使得所述試驗(yàn)樁10豎直插入海底；

S2、使用打樁錘進(jìn)行第一支撐樁20沉樁施工，使得所述第一支撐樁20豎直插入海底；使用打樁錘進(jìn)行第二支撐樁30沉樁施工，使得所述第二支撐樁30豎直插入海底；

S3、在第一支撐樁20的上方架設(shè)第一縱梁21，使得第一支撐樁20和第一縱梁21相連接；在第二支撐樁30的上方架設(shè)第二縱梁31，使得第二支撐樁30和第二縱梁31相連接；

S4、架設(shè)扁擔(dān)梁40，使得扁擔(dān)梁40固定連接在所述試驗(yàn)樁的頂部，第一端位于所述第一縱梁21的下方，第二端位于所述第二縱梁31的上方；

S5、在所述扁擔(dān)梁40和所述第一縱梁21之間放置第一頂升裝置22，在所述扁擔(dān)梁40和所述第二縱梁31之間放置第二頂升裝置32。

優(yōu)選地，步驟S2中，依次對(duì)不同的第一支撐樁20進(jìn)行沉樁施工，并使其對(duì)稱分布在所述扁擔(dān)梁40的兩側(cè)；依次對(duì)不同的第二支撐樁30進(jìn)行沉樁施工，并使其并排排列，直至所有的第二支撐樁30完成沉樁施工。

優(yōu)選地，步驟S2中，依次將不同的第一支撐樁20和第一縱梁21相連接，直至所有的第一支撐樁20與第一縱梁21相連接；依次將不同的第二支撐樁30和第二縱梁31相連接，直至所有的第二支撐樁30與第二縱梁31相連接。

以下提供一種本實(shí)用新型試樁方法的實(shí)施例：

S1、啟動(dòng)第一頂升裝置22和第二頂升裝置32，對(duì)所述扁擔(dān)梁40進(jìn)行多次同步加載，第一頂升裝置22和第二頂升裝置32分別對(duì)扁擔(dān)梁40提供壓力和拔力，確保每次壓力和拔力的總和相等，同時(shí)記錄每次加載過程中試驗(yàn)樁10的樁身轉(zhuǎn)角和樁身應(yīng)變量，直至到達(dá)試驗(yàn)樁10的極限彎矩，維持第一頂升裝置22和第二頂升裝置32的油壓。以試驗(yàn)樁10上部傳來的極限彎矩為160000kN·m為例，通過16m扁擔(dān)梁40對(duì)試驗(yàn)樁10進(jìn)行加載，則需要提供10000kN的豎向力，在本實(shí)施例中可以將第一頂升裝置22和第二頂升裝置32對(duì)扁擔(dān)梁的加載力平均分為10次同步加載，每次壓力和拔力的加載力總和為1000kN。

S2、對(duì)第一頂升裝置22和第二頂升裝置32卸載，將第一頂升裝置22和第二頂升裝置32對(duì)扁擔(dān)梁40的加載力平均分為多次進(jìn)行卸載，同時(shí)記錄每次卸載過程中試驗(yàn)樁10的樁身轉(zhuǎn)角和樁身應(yīng)變量，直至第一頂升裝置22和第二頂升裝置32對(duì)扁擔(dān)梁40的加載力完全卸載，關(guān)閉啟動(dòng)第一頂升裝置22和第二頂升裝置32，在本實(shí)施例中可以對(duì)第一頂升裝置22和第二頂升裝置32對(duì)扁擔(dān)梁的加載力平均分為5次卸載，每步卸載2000kN。

S3、根據(jù)加載過程試驗(yàn)樁10的樁身轉(zhuǎn)角與樁身應(yīng)變量計(jì)算試驗(yàn)樁10的樁身變位與土對(duì)試驗(yàn)樁10的反作用力的關(guān)系；根據(jù)卸載過程試驗(yàn)樁10的樁身轉(zhuǎn)角與樁身應(yīng)變量計(jì)算試驗(yàn)樁10的樁身變位與土對(duì)試驗(yàn)樁10的反作用力的關(guān)系。

綜上所述，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。