海上风力机基础介绍：单桩基础与三角桩基础优劣分析

一般来说对于海上风力机，有3种不同的基础结构：

1）单桩基础；

2）重力基础；

3）三角桩基础。(www.xing528.com)

这3种基础概念，在如何将载荷传递到支撑土壤的方式上是不同的。单桩和三角桩基础是将垂直力传递成桩—土壤介面之间的轴向剪切力。而重力基础则将这种作用力传递成基础—土壤介面的垂直接触压力。单桩和三角桩基础主要通过某一深度上作用在桩上的水平土壤压力来传递水平力。重力基础则主要将这种作用力直接传递成基础—土壤介面上的水平剪切力。单桩基础也可以将对海床的弯矩转换成土壤对桩的水平压力进行传递。三角桩基础主要是将倾覆力矩分解成3条腿上的轴向力，然后传递成桩—土壤介面上的轴向剪切力。重力基础通过基础—土壤介面的各种垂直接触压力来传递对海床的倾覆力矩。在设计过程中，重要的是确保这个接触压力在极端载荷情况下，永远不会出现负值。任何大的负接触压力对应着拉力，这个拉力很难传递，除非依靠抽吸的未排水情况，但是它可能导致基础和土壤之间的分离，这种分离是不希望发生的。然而，在极端载荷下，在有限的时间内基础的有限“升起”是允许的。

3类海上基础概念都有其优缺点。对于安置在潜水和平滑海面地区的风力机，单桩基础通常是有吸引力的解决方案。单桩概念受欢迎的另外一个原因是其满足快速安装的要求。在气候严寒和水深较浅的地区，三角桩基础就比单桩基础更好，然而这种3条腿下带抽吸空腔的解决方案只对黏土中的基础是可行的，在沙土或其他浸透性土壤中均不能工作。三角桩概念是一个轻型结构，通常比较经济合算。对于重力基础来说，其具有吸引力的特点是可以在它们的底部下方装设或多或少的浅裙。这样可以将载荷传递到海底更深的地方，有利于防止基础周围的冲刷，特别是在砂质无土壤覆盖的基础中。重力基础从技术的角度来说通常是可行的，但是从经济的角度来说并不总是可行的。它们形成一个充分验证的概念，然而这个概念也是一个需要花费时间和资源的概念。知道了这些不同类型基础的优缺点后，还需要注意的是在选择基础的时候，很大程度上还取决于现场实际的土壤资料和土壤属性。

在接下来的内容中将主要介绍用于海上风力机安装的3种不同基础的两种，即单桩基础和三角桩基础。