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多桩承台基础
多桩承台基础型式:又称群桩式高桩承台基础,主要由钢筋混凝土承台和一组钢管桩构成。根据地质条件和风电机组荷载量级,可采用不同数量的钢管桩,钢管桩可设计为斜桩或直桩,混凝土承台内预埋与塔架的连接段上部,经法兰与风电机组塔架相连。
发展历史:该基础为中国首创,在应用于风电机组基础之前,是海岸码头和桥墩基础的常见结构,由港口工程基础结构发展而来。
适用条件:主要适用于水深为0-30m的近岸海域。多桩承台基础的桩基一般倾斜布置,一是提升了基础刚度,二是结合群桩可以降低桩身受力,所以,该基础在软土地基海域十分适用。
技术特点:设计中需分析多项复杂荷载作用下基础的受力、变形和承载能力。基础设计时应考虑钢管桩对称布置,桩身倾斜度取值应充分考虑船舶打桩可行性和桩身轴向受力,承台设置高程和厚度应充分考虑波浪力的作用大小和靠泊登台的便利性。用于该基础结构施工船机的设备较多,市场的选择性较大。施工及安装工艺:设计应充分考虑钢管桩沉桩精度,相邻钢管桩顶间距应充分考虑打桩锤的施工可行性。施工中尽量减少调船和变动打桩架斜度。同一基础的钢管桩,宜打至同一土层,且桩端标高不宜相差太大。当桩端进入不同土层时,各桩沉桩贯入度不宜相差过大。
优势:由于借鉴港口工程结构,施工技术较为成熟,基础防撞性能好,软土地基适应性好。
劣势:传统海上风电机组多桩承台基础普遍使用钢筋混凝土结构,海上施工时间长,程序复杂,对海上施工窗口期要求苛刻,限制了该类风电机组基础的进一步应用。对于深水场址,钢管桩耗钢量显著增加,建设成本明显提高,所以,水深超过30m的海域不建议采用该基础型式。
难点:桩基协同受力优化分析是多桩承台基础设计的关键。基础受到的荷载主要包括风电机组荷载和承台受到的波浪荷载,外部荷载传递到基础桩上主要表现为桩身轴向作用力,如何优化协同受力作用下的桩基工程量至关重要。
代表工程:上海东海大桥100MW海上风电示范项目是全国首个使用多桩高承台基础的海上风电场,基础设置8根直径1.70m的钢管桩。国电电力浙江舟山海上风电公司普陀6号海上风电场是国内首个使用多桩加高承台基础的近海风电场。
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