海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)水平承載力試驗反力裝置及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種海上風(fēng)電單粧基礎(chǔ)水平承載力試驗反力裝置及其施工方法，特別針對海上風(fēng)電大尺寸粧基、大載荷的水平抗傾覆單粧，適用于海上風(fēng)力發(fā)電等海洋工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]海上風(fēng)電具有資源豐富、發(fā)電利用小時數(shù)高、清潔環(huán)保和適宜大規(guī)模開發(fā)的特點，近幾年歐美國家均把風(fēng)電開發(fā)的重點轉(zhuǎn)向海上，許多大型風(fēng)電開發(fā)企業(yè)、設(shè)備制造企業(yè)正在積極探索海上風(fēng)電發(fā)展之路。
[0003]隨著海上風(fēng)電建設(shè)水平的提高，風(fēng)電機(jī)組的容量也越來越大，對結(jié)構(gòu)安全特性的要求越來越高，尤其是對粧基承載力的要求。通過實驗研宄來探尋大直徑粧基承載力特性的方法是目前的有效手段。在海上進(jìn)行單粧水平承載力試驗難以在高處提供很大的水平力，試驗不便實施。另外，海上風(fēng)電單粧(直徑可達(dá)到7m) —般遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)海上平臺(如石油平臺單粧直徑一般小于2m)，如圖1所示的傳統(tǒng)單粧水平力試驗裝置，由四根反力粧103、兩根縱梁101、一根與兩根縱梁中部連接的橫梁102、以及支撐在橫梁中部下方的單根試驗粧100組成，可以通過對橫梁102施加作用力產(chǎn)生反作用力而達(dá)到實驗?zāi)康?。但現(xiàn)有傳統(tǒng)試驗方法已不能滿足大直徑粧所需的試驗反力，故須尋求一種新的可行的單粧水平承載力試驗方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:針對上述存在的問題，提供一種操作簡單、效果明顯、對海上試驗設(shè)備要求低、節(jié)省費用的海上風(fēng)電單粧基礎(chǔ)水平承載力試驗反力裝置及其施工方法。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種海上風(fēng)電單粧基礎(chǔ)水平承載力試驗反力裝置，具有打入海床的試驗粧，試驗粧粧頭帶有下法蘭，其特征在于:在試驗粧的附近傾斜打入海床一根反力粧，反力粧上端裝有液壓千斤頂系統(tǒng)；所述試驗粧上端與反力粧上端之間連有鋼箱梁組件，該組件由水平橫梁、豎直錨固段和上法蘭組成，水平橫梁為一段變直徑的矩形空腔，水平橫梁一端貫入直徑與試驗粧粧頭直徑一致的豎直錨固段的圓周面上，豎直錨固段帶有上法蘭；水平橫梁另一端為自由端并與液壓千斤頂接觸頂緊。
[0006]所述水平橫梁與豎直錨固段連接處焊有加勁肋。
[0007]所述水平橫梁自由端的底部為傾斜布置的厚鋼板，厚鋼板所在平面與反力粧軸線垂直。
[0008]所述水平橫梁自由端內(nèi)增設(shè)加勁肋，加勁范圍為端部3 — 4米。
[0009]所述試驗粧和反力粧的上部均設(shè)有操作平臺。
[0010]所述的反力裝置的施工方法，其步驟如下:
[0011]1、將試驗粧粧身打入海床，其下端深入至持力層以獲得良好的穩(wěn)固性，試驗粧粧頭切割平整并安裝下法蘭；將反力粧傾斜打入海床持力層；
[0012]2、在試驗粧上端安裝鋼箱梁組件，其中的豎直錨固段與下法蘭對接處應(yīng)切割平整并安裝上法蘭，上、下法蘭用螺栓連接，在豎直錨固段與水平橫梁的相貫處焊接加勁肋；
[0013]3、在反力粧頂部安裝液壓千斤頂系統(tǒng)，調(diào)節(jié)位置，使液壓千斤頂?shù)念^部與水平橫梁自由端底部的厚鋼板頂緊，液壓千斤頂連接試驗儀器，安裝測量儀器；
[0014]4、在試驗粧和反力粧的上部工作區(qū)分別安裝操作平臺；
[0015]5、對試驗粧和反力粧分別進(jìn)行物理防腐，涂層防腐涂料；
[0016]6、按照試驗方案進(jìn)行單粧水平承載力加載試驗。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:1、本發(fā)明將高處水平力引起的大傾覆彎矩改為由反力粧的豎向力引起，達(dá)到以小粧推大粧的試驗?zāi)康模瑥亩荛_海上作業(yè)時難以施加高水平力的情況，將工作平面降低至海平面附近，降低了操作難度和試驗誤差；2、本發(fā)明對試驗設(shè)備和反力裝置要求低，可在低處進(jìn)行加載試驗，減小了對海工試驗設(shè)備的要求，可用小尺寸粧提供反力，將材料性能利用率最大化；3、本發(fā)明中的反力粧相對尺寸小、試驗后易于拆卸、經(jīng)濟(jì)環(huán)保；4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、造價較低，且可簡化試驗方案、縮短試驗用時，為工程建設(shè)前期準(zhǔn)備提供充裕的時間。
【附圖說明】
[0018]圖1為傳統(tǒng)單粧水平力試驗裝置示意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明的試驗裝置示意圖。
[0020]圖3為本發(fā)明中試驗粧粧頭和水平鋼箱梁組件的法蘭連接示意圖。
[0021]圖4為本發(fā)明中試驗粧和水平鋼箱梁組件的連接示意圖。
[0022]圖5為本發(fā)明中試驗粧粧頭和水平鋼箱梁組件的連接的A-A剖視圖。
[0023]圖6為本發(fā)明的試驗裝置反力粧粧頭千斤頂施加載荷示意圖。
【具體實施方式】
[0024]本實施例為海上風(fēng)電單粧基礎(chǔ)水平承載力試驗反力裝置及其施工方法，如圖2所示，該裝置包括打入海床面至持力層的以獲得良好穩(wěn)固性的試驗粧1，在試驗粧I附近傾斜地打入一根反力粧3，在試驗粧I和反力粧3上端之間水平的安裝有鋼箱梁組件2，并在試驗粧I和反力粧3上部均裝有操作平臺5，鋼箱梁組件2與安裝在反力粧3粧頂?shù)囊簤呵Ы镯斚到y(tǒng)6的千斤頂接觸并頂緊。其中，試驗粧I粧頂連接有下法蘭I一 1，操作平臺5設(shè)在下法蘭I一I的下方；鋼箱梁組件2由水平橫梁2 - 1、豎直錨固段2 - 2和上法蘭2 -3組成；上法蘭2 - 3與下法蘭I一I之間通過螺栓連接(如圖3)，上法蘭2 - 3上端連接豎直錨固段2 — 2(如圖5)，該錨固段為與試驗粧I的直徑相匹配的鋼筒；水平橫梁2 -1為一段變直徑的矩形空腔，長度視載荷需求而定，該橫梁較粗的一端貫穿(通過焊接)豎直錨固段2 - 2的圓周面，并通過加勁肋4焊接加固(如圖4)，保證連接節(jié)點的剛度和可靠度；水平橫梁2 -1較細(xì)一端為自由端，其底部傾斜的布置有厚鋼板(提供傾斜作用面)，厚鋼板所在平面應(yīng)與反力粧3軸線相垂直，并用液壓千斤頂頭部接觸并頂緊該鋼板(如圖6)，在自由端內(nèi)部增設(shè)加勁范圍為端部3?4米的加勁肋4 ;液壓千斤頂系統(tǒng)6的液壓千斤頂與試驗儀器、安裝測量儀連接。
[0025]本實施例中，試驗粧I的尺寸和打入深度一般根據(jù)試驗方案而定；上法蘭2— 3和下法蘭I一