一种荷载基础论文和设计-东元·王

全文摘要

本实用新型公开了一种荷载基础，包括中心桩、外圈桩、地基臂梁和地基圈梁，所述中心桩设置在中心位置，所述外圈桩围绕中心桩呈环形布置，所述地基臂梁一端与中心桩连接，另一端与外圈桩连接，所述地基圈梁的两端均与外圈桩、地基臂梁连接。本实用新型解决了现有大型基础工程尺寸大、造价高的问题，同时，本实用新型所述荷载基础能够满足各种设施包括风机设施对基础工程的技术要求，且使用时不受特殊环境条件的影响。

主设计要求

1.一种荷载基础，其特征在于，包括中心桩(1)、外圈桩(2)、地基臂梁(3)和地基圈梁(4)，所述中心桩(1)设置在中心位置，所述外圈桩(2)围绕中心桩(1)呈环形布置，所述地基臂梁(3)一端与中心桩(1)连接，另一端与外圈桩(2)连接，所述地基圈梁(4)的两端均与外圈桩(2)、地基臂梁(3)连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种荷载基础，其特征在于，所述外圈桩(2)、地基臂梁(3)和地基圈梁(4)一一对应设置。

3.根据权利要求1所述的一种荷载基础，其特征在于，所述中心桩(1)的外径大于外圈桩(2)的外径。

4.根据权利要求1所述的一种荷载基础，其特征在于，所述中心桩(1)为中空结构。

5.根据权利要求4所述的一种荷载基础，其特征在于，所述中空结构在径向上的截面为正多边形结构或圆形。

6.根据权利要求1所述的一种荷载基础，其特征在于，所述外圈桩(2)为实心桩。

7.根据权利要求1所述的一种荷载基础，其特征在于，所述地基臂梁(3)的厚度自与外圈桩(2)连接一端到与中心桩(1)连接的一端呈逐渐增大的趋势。

8.根据权利要求1所述的一种荷载基础，其特征在于，所述地基圈梁(4)与外圈桩(2)、地基臂梁(3)为刚性连接。

9.根据权利要求1所述的一种荷载基础，其特征在于，所述地基圈梁(4)为弧形结构，多个地基圈梁(4)围绕中心桩(1)呈环形布置。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及大型工程设施建设技术领域，具体涉及一种荷载基础。

背景技术

风电工程或者其他大型工程设施需要修建大型基础工程，这些基础往往承受巨大的压缩荷载、拨出荷载、弯矩和疲劳荷载，而且这些荷载具有循环荷载性质，并根据工程项目的性质不同会有不同的技术要求，如承载力，沉降，刚度，顶端横向位移，疲劳强度等等。

这些基础工程要么是需要技术难度大的基础类型，要么使得基础的尺寸巨大，这不仅影响了基础工程的造价，更对整个工程产生了巨大影响。

一些目前存在的基础要么采用重力基础(扩展基础)，要么采用承台下安装桩或者锚杆的基础形式，工程造价昂贵。举例说明，目前，一个大型风机重力基础在软弱土质中的工程造价会达到100-150万人民币(一个风力发电厂会有50-200个这样的基础)。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种荷载基础，解决现有大型基础工程尺寸大、造价高的问题，同时，本实用新型所述荷载基础能够满足各种设施包括风机设施对基础工程的技术要求，且使用时不受特殊环境条件的影响。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种荷载基础，包括中心桩、外圈桩、地基臂梁和地基圈梁，所述中心桩设置在中心位置，所述外圈桩围绕中心桩呈环形布置，所述地基臂梁一端与中心桩连接，另一端与外圈桩连接，所述地基圈梁的两端均与外圈桩、地基臂梁连接。

现有的大型基础尺寸巨大，造价过高。比如，一个大型风机重力基础在在软弱土质中的目前工程造价会达到100-150万人民币(一个风力发电厂会有50-200个这样的基础)。承台下安装桩或者锚杆基础造价相比重力基础有所改进，但仍然过于高。特殊条件下，如地下水较高，会使得有关基础造价更高，且为施工带来不便。

本实用新型所述荷载基础的4个基础部件中心桩、外圈桩、地基臂梁和地基圈梁的尺寸和个数可以改变，甚至取消某部件，即所述外圈桩、地基臂梁和地基圈梁的数量可以一致或是不一致，例如：当外圈桩和地基臂梁的数量一致且大于地基圈梁数量时，所述外圈桩和地基臂梁一一对应设置，当地基圈梁和外圈桩一一对应设置其数量大于地基臂梁是，所述地基圈梁和外圈桩一一对应设置，所述地基圈梁的两端均与外圈桩刚性连接，所述地基圈梁围成环形结构，所述地基臂梁间隔设置，当地基臂梁和地基圈梁数量一致且大于外圈桩时，地基臂梁和地基圈梁一一对应刚性设置，所述外圈桩间隔与地基臂梁刚性连接；也取消地基臂梁或地基圈梁。

优选地，所述外圈桩、地基臂梁和地基圈梁的数量一致，在中心设置一个中心桩；地基臂梁分别和中心桩以及外圈桩刚性连接。

本实用新型所述荷载基础仿大树树根体系，其中，所述中心桩为仿大树主根，所述外圈桩为仿大树侧根，所述地基臂梁为仿大树径向生长树根，所述地基圈梁为仿大树横向生长树根。

在本实用新型中，所述中心桩、外圈桩用于抵抗基础的竖向荷载、横向荷载以及弯矩荷载(附图3荷载基础上部箭头所示)；所述地基臂梁能够增加外圈桩抵抗弯矩荷载的能力，所述地基圈梁能够提高整个荷载基础的刚度并进一步提高系统抵抗横向变形和转动的能力。本实用新型利用整个荷载基础抵抗外部荷载作用下基础的竖向变形、横向变形和转动变形。

本实用新型不受任何地下水、岩土工程条件影响，和现有基础比能减低造价30％左右。

本实用新型所述荷载基础充分考虑了大型荷载下基础和岩土介质的相互作用，模仿了大树的树根系统对基础进行设计，充分利用中心桩、外圈桩、地基臂梁和地基圈梁等一系列结构部件，组合形成了荷载承受力强且结构稳定性好的系统，适用于大型荷载且造价较低、施工方便的基础，解决了现有大型基础工程尺寸大、造价高的问题，同时，本实用新型所述荷载基础能够满足各种设施包括风机设施对基础工程的技术要求，且使用时不受特殊环境条件的影响。

本实用新型利用“力偶＝力*力臂”，本申请所述结构利用较长的地基臂梁有效降低了作用在外圈桩上的外力，同时使得外圈桩设计达到优化；利用地基圈梁有效增加系统的整体性和刚度，地基臂梁、地基圈梁、外圈桩和中心桩的具体尺寸设置根据实际施工中所承受的荷载而定。

地基臂梁和地基圈梁只在地表浅层，外圈桩、中心桩施工方便，方法众多，能够应对各种特殊环境条件的影响。

进一步地，外圈桩、地基臂梁和地基圈梁一一对应设置。

即所述外圈桩、地基臂梁和地基圈梁的数量一致，有利于提高整个荷载基础的结构稳定性和荷载能力。

进一步地，中心桩的外径大于外圈桩的外径。

所述中心桩设置在整个系统的中心，荷载较为集中，外圈桩均布分散在中心桩周围，荷载有效得到分散，单独的外圈桩的荷载相较于中心桩小，因此，将中心桩的外径设置较大，而外圈桩的外径设置较小。

进一步地，中心桩为中空结构。

中心桩的桩径较大，空心会方便设计、施工，且节省材料。

进一步地，中空结构在径向上的截面为正多边形结构或圆形。

进一步地，外圈桩为实心桩。

外圈桩的桩径小，设置为实心以满足刚度需求。

进一步地，地基臂梁的厚度自与外圈桩连接一端到与中心桩连接的一端呈逐渐增大的趋势。

进一步地，地基圈梁与外圈桩、地基臂梁为刚性连接。

进一步地，地基圈梁为弧形结构，多个地基圈梁围绕中心桩呈环形布置。

上述设置有利于进一步提高整个荷载基础的结构稳定性和荷载能力。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1是荷载基础的立体结构示意图；

图2是荷载基础的平面结构示意图；

图3是荷载基础的受力示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-中心桩，2-外圈桩，3-地基臂梁，4-连地基圈梁。

图3中荷载基础上方的箭头分别为竖向荷载、水平荷载和弯矩，其余箭头为基础反力。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

如图1至图3所示，一种荷载基础，包括中心桩1、外圈桩2、地基臂梁3和地基圈梁4，所述中心桩1设置在中心位置，所述外圈桩2围绕中心桩1呈环形布置，所述地基臂梁3一端与中心桩1连接，另一端与外圈桩2连接，所述地基圈梁4的两端均与外圈桩2、地基臂梁3连接；所述外圈桩2、地基臂梁3和地基圈梁4一一对应设置，所述外圈桩2、地基臂梁3和地基圈梁4均设置有8个，所述中心桩1设置有1个。

实施例2：

如图1至图3所示，本实施例基于实施例1，所述中心桩1的外径大于外圈桩2的外径；所述中心桩1为中空结构；所述中空结构在径向上的截面为正多边形结构，也可以是圆形；所述外圈桩2为实心桩；所述地基臂梁3的厚度自与外圈桩2连接一端到与中心桩1连接的一端呈逐渐增大的趋势；所述地基圈梁4与外圈桩2、地基臂梁3为刚性连接；所述地基圈梁4为弧形结构，多个地基圈梁4围绕中心桩1呈环形布置。

本实用新型所述荷载基础的4个基础部件中心桩1、外圈桩2、地基臂梁3和地基圈梁4的尺寸和个数可以改变，甚至取消某部件。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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