海上漂浮式光伏工程自适应栅栏式锚固基础及其应用方法
本发明涉及海洋工程领域和基础工程，具体为海上漂浮式光伏工程自适应栅栏式锚固基础及其应用方法。
背景技术：
1、进入21世纪，能源危机日益突出，海上漂浮式光伏发电系统作为一种新型的海上能源开发方式，正在逐渐受到人们的关注和重视。锚固基础作为海上漂浮式光伏发电系统安全稳定运行的重要保障，其设计、制造和安装技术对整个系统的稳定性、安全性和寿命具有至关重要的影响。
2、根据目前的海上漂浮式工程的发展现状，重力式锚固基础是一种在海上漂浮式光伏工程中具有良好技术经济性的锚固基础形式，但由于其自身的结构特点，该基础形式仍存在以下几个关键问题有待解决：
3、一、基础所能提供的锚固承载能力存在限制条件：传统重力式锚固基础在安装过程中的贯入深度受海洋底质土体强度的影响相对较大。在底质土体的强度较低时，安装过程中基础在自重作用下可以达到较大的贯入深度，但由于海洋底质土体的强度原因，基础的锚固承载能力受到了较大的限制；而当底质土体的强度较高时，基础安装时的贯入阻力相对较大，因此基础在安装过程中很难达到较大的贯入深度，因此锚固基础所能提供的极限锚固承载能力同样很难达到较高的水平，难以满足目前海上漂浮式光伏工程的设计要求。
4、二、设计承载能力的安全储备有限：为更具技术经济性地解决上述问题，目前的海洋漂浮式光伏重力式锚固基础采用了开孔设计，由于其顶表面积得到了一定程度的减小，其在海洋土体中的贯入阻力也得到了相应的降低，在安装过程中更容易贯入至预定深度。但由于其顶表面积的降低，其锚固承载能力，尤其是水平向承载能力也受到了一定程度的降低，与此同时该种型式的锚固基础在承受超过设计的极端荷载时，基础承载能力的安全储备相对较低，基础发生位移时无法提供更多的抗力，因此更容易发生走锚等危害海上漂浮式工程整体安全的事故。
5、为此，本领域技术人员提供海上漂浮式光伏工程自适应栅栏式锚固基础及其应用方法，以解决提出的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了海上漂浮式光伏工程自适应栅栏式锚固基础及其应用方法，解决了现有技术中存在承载能力存在限制、安全储备有限的问题。
2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：海上漂浮式光伏工程自适应栅栏式锚固基础，包括非开孔体系，所述非开孔体系的内壁转动连接有多个转动体系，所述转动体系的外壁两侧均固定连接有自重贯入体系，所述转动体系的外壁一侧转动连接有栅栏体系。
3、优选的，所述非开孔体系包括定位销，多个所述定位销固定连接在非开孔体系的内壁上下两端。
4、优选的，所述自重贯入体系包括铁钉，多个所述铁钉固定连接在自重贯入体系的一侧四角。
5、优选的，多个所述自重贯入体系固定连接在非开孔体系的外壁两侧。
6、优选的，所述栅栏体系滑动连接在多个定位销的一侧。
7、海上漂浮式光伏工程自适应栅栏式锚固基础的应用方法，根据权利要求1-5所述的海上漂浮式光伏工程自适应栅栏式锚固基础，其特征在于，包括以下步骤：
8、s1、在陆地首先对基础整体进行分级定制，基础上方混凝土部分使用专属的模具进行定制，将搅拌好的混凝土浇注入模具中，待达到使用强度后进行脱模，进行混凝土的脱模过程，同时，栅栏式结构采用钢材料进行定制，按照图纸的设计要求，保证材料的强度足够；
9、s2、使用钢板打孔机对栅栏式结构进行切割操作，开孔处与上方混凝土结构相对应，不要错位，使用角磨机对打孔处进行打磨，将转动体系安装在栅栏式结构中心，依次与非开孔体系、自重贯入体系相连，并在自重贯入体系下方焊接处需要添加防腐蚀材料，铁钉需要注意结构强度，选取适当的长、宽、高，同时，将定位销焊接在非开孔体系结构的内部；
10、s3、将定制的多个结构吊运到目标海域，在吊运船上对结构进行整体焊接，完成上述后，在目标海域下沉，在基础稳定接触泥面后解除吊缆，基础将在自重或配重的作用下贯入到设计深度，锚固基础正式开始进入工作状态，为漂浮式光伏系统提供相应的锚固承载力；
11、s4、在系泊荷载的作用下，基础将会产生水平向运动或相应的运动趋势，并与海洋土体之间发生相互作用，在土压力的作用下促使栅栏体系发生与基础运动趋势相反方向的转动，在转动到预定角度后，与定位销接触从而停止转动，此时基础将继续发生水平向运动，但由于栅栏体系与泥面产生了一定的角度，因此将会激发周围土体对基础产生向下的作用力，促使基础产生向下的运动趋势，导致基础进一步贯入土体；当基础承受系泊荷载时，栅栏体系并不是进行360°转动，在面对外部极端系泊荷载时，栅栏体系转动的角度变大，但由于定位销的存在，会限制栅栏体系转动的角度，保证其面对极端系泊荷载时最大限度的提高基础贯入深度，保障工程整体的安全性。
12、工作原理：使用角磨机对打孔处进行打磨，将转动体系安装在栅栏式结构中心，依次与非开孔体系、自重贯入体系相连，并在自重贯入体系下方焊接处需要添加防腐蚀材料，将定制的多个结构吊运到目标海域，在吊运船上对结构进行整体焊接，完成上述后，在目标海域下沉，在基础稳定接触泥面后解除吊缆，基础将在自重或配重的作用下贯入到设计深度，锚固基础正式开始进入工作状态，在系泊荷载的作用下，基础将会产生水平向运动或相应的运动趋势，并与海洋土体之间发生相互作用，在土压力的作用下促使栅栏体系发生与基础运动趋势相反方向的转动，在转动到预定角度后，与定位销接触从而停止转动，此时基础将继续发生水平向运动，但由于栅栏体系与泥面产生了一定的角度，因此将会激发周围土体对基础产生向下的作用力，促使基础产生向下的运动趋势，导致基础进一步贯入土体；当基础承受系泊荷载时，栅栏体系并不是进行360°转动，在面对外部极端系泊荷载时，栅栏体系转动的角度变大，但由于定位销的存在，会限制栅栏体系转动的角度，保证其面对极端系泊荷载时最大限度的提高基础贯入深度，保障工程整体的安全性。
13、本发明提供了海上漂浮式光伏工程自适应栅栏式锚固基础及其应用方法。具备以下有益效果：
14、本发明通过基础栅栏结构进行转动，从而使基础在极限荷载作用下产生走锚风险时，能够激发土体对锚固基础产生向下的作用力，促使基础在发生水平向位移时同时还能自动产生向下的贯入荷载，保证工程在遭遇极端工况时的整体稳定性，在一定程度上保障了漂浮式结构的运动位移响应，确保工程不会产生不可控制的后续灾害，降低了海上漂浮式光伏工程的风险。同时分级定制提高了基础的定制率，便于运输、安装、迁徙、回收和重复使用。
技术特征：
1.海上漂浮式光伏工程自适应栅栏式锚固基础，包括非开孔体系(1)，其特征在于，所述非开孔体系(1)的内壁转动连接有多个转动体系(4)，所述转动体系(4)的外壁两侧均固定连接有自重贯入体系(3)，所述转动体系(4)的外壁一侧转动连接有栅栏体系(2)。
2.根据权利要求1所述的海上漂浮式光伏工程自适应栅栏式锚固基础，其特征在于，所述非开孔体系(1)包括定位销(101)，多个所述定位销(101)固定连接在非开孔体系(1)的内壁上下两端。
3.根据权利要求1所述的海上漂浮式光伏工程自适应栅栏式锚固基础，其特征在于，所述自重贯入体系(3)包括铁钉(301)，多个所述铁钉(301)固定连接在自重贯入体系(3)的一侧四角。
4.根据权利要求1所述的海上漂浮式光伏工程自适应栅栏式锚固基础，其特征在于，多个所述自重贯入体系(3)固定连接在非开孔体系(1)的外壁两侧。
5.根据权利要求1所述的海上漂浮式光伏工程自适应栅栏式锚固基础，其特征在于，所述栅栏体系(2)滑动连接在多个定位销(101)的一侧。
6.海上漂浮式光伏工程自适应栅栏式锚固基础的应用方法，根据权利要求1-5所述的海上漂浮式光伏工程自适应栅栏式锚固基础，其特征在于，包括以下步骤：
技术总结
本发明涉及海洋工程领域和基础工程技术领域，公开了海上漂浮式光伏工程自适应栅栏式锚固基础，包括非开孔体系，所述非开孔体系的内壁转动连接有多个转动体系，所述转动体系的外壁两侧均固定连接有自重贯入体系，所述转动体系的外壁一侧转动连接有栅栏体系，所述非开孔体系包括定位销，多个所述定位销固定连接在非开孔体系的内壁上下两端，所述自重贯入体系包括铁钉，多个所述铁钉固定连接在自重贯入体系的一侧四角。通过基础栅栏结构进行转动，从而使基础在极限荷载作用下产生走锚风险时，能够激发土体对锚固基础产生向下的作用力，促使基础在发生水平向位移时同时还能自动产生向下的贯入荷载，保证工程在遭遇极端工况时的整体稳定性。
技术研发人员：汪嘉钰,张浩,刘润,练继建,林大明
受保护的技术使用者：天津理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23