CN103225313A - 一种用于预应力钢筋混凝土复合基础的连接法兰 - Google Patents

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丁红岩
刘永刚
张浦阳
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Abstract

本发明公开了一种用于预应力钢筋混凝土复合基础的连接法兰，连接法兰埋设于预应力钢筋混凝土复合基础的过渡段顶部，可以直接与塔筒连接，包括法兰顶板和焊接于法兰顶板下部的法兰竖向板，法兰顶板径向均布有沿法兰竖向板两侧设置的预应力筋孔洞和返浆孔，法兰顶板下部对应于预应力筋孔洞焊接有预应力筋导向管，预应力筋导向管侧壁分别连接有灌浆孔道和透气孔道，预应力筋孔洞周围设置有限位块。本发明有效地利用了预应力筋的张拉力，并对预应力筋端部进行合理锚固；同时预应力筋能有效地约束连接法兰，使上部荷载通过连接法兰传递到预应力钢筋混凝土复合基础并传递到地基；另外连接法兰完全埋置于预应力钢筋混凝土复合基础内部，防腐作用较好。

Description

一种用于预应力钢筋混凝土复合基础的连接法兰
技术领域
本发明涉及一种连接构件，具体的说，是涉及一种用于将预应力钢筋混凝土复合基础与其他高耸建筑结构连接的连接法兰。
背景技术
海上风力发电机组作为一种高耸结构的建筑物，其基础结构大多采用钢结构的桩基础、导管架基础、筒型基础等。由于风力发电基础受到风机塔筒传来的弯矩荷载较大，如何将塔筒与基础连接，以使此弯矩荷载转化为基础结构的受力，成为风力发电基础研究的难点。
为了提高风力发电基础结构建设运行的经济性与荷载传递的合理性，预应力钢筋混凝土复合基础的研究已逐渐趋于成熟并已有作为海上风力发电机组基础的工程实例。预应力钢筋混凝土复合基础是在普通钢混基础顶部设置有预应力钢筋混凝土过渡段，预应力钢筋混凝土过渡段为由上到下截面积逐渐增大的预应力钢筋混凝土结构。预应力钢筋混凝土过渡段能够合理地将风机塔筒传递来的较大弯矩荷载逐步扩散到普通钢混基础顶面，以防止局部结构承担过大的荷载而出现应力集中现象。
实际工程经验及相关数值模型计算表明，风机塔筒与预应力钢筋混凝土复合基础的连接部位为薄弱区域，这是由于该部位既要承受较大的集中荷载和循环荷载，又要协调风机塔筒与预应力钢筋混凝土复合基础之间的不同刚度及腐蚀问题。
发明内容
本发明要解决的是风机塔筒与预应力钢筋混凝土复合基础连接部位要求较高的技术问题，提供一种用于预应力钢筋混凝土复合基础的连接法兰，能够直接与塔筒连接，并充分利用预应力钢筋混凝土复合基础内预应力钢筋的张拉力，具有施工简单、传力效果好等特点。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：
一种用于预应力钢筋混凝土复合基础的连接法兰，所述连接法兰埋设于所述预应力钢筋混凝土复合基础的过渡段顶部，包括环形的法兰顶板和焊接于所述法兰顶板下部的直筒状法兰竖向板，所述法兰顶板径向均布有沿所述法兰竖向板两侧设置的预应力筋孔洞和返浆孔，所述法兰顶板下部对应于所述预应力筋孔洞焊接有预应力筋导向管，所述预应力筋导向管侧壁分别连接有延伸至所述预应力钢筋混凝土基础顶面以上的灌浆孔道和透气孔道，所述预应力筋孔洞周围设置有限位块，所述限位块用于对锚固预应力筋的锚具进行限位。
所述法兰顶板与所述塔筒侧壁之间、所述法兰顶板与所述法兰竖向板之间分别设置有肋板。
本发明的有益效果是：
本发明的连接法兰埋设于预应力钢筋混凝土复合基础的过渡段顶部，法兰顶面可以直接与塔筒连接，预应力钢筋混凝土复合基础中过渡段内的预应力筋上端穿过连接法兰并以连接法兰为锚固端，下端锚固于过渡段下部的基础顶盖。连接法兰有效地利用了预应力筋的张拉力，并对预应力筋端部进行合理锚固；同时预应力筋能有效地约束连接法兰，使上部荷载通过连接法兰传递到预应力钢筋混凝土复合基础并传递到地基。
另外，本发明的连接法兰完全埋置于预应力钢筋混凝土复合基础内部，因此应用于海上的风力发电机组可以起到较好的防腐作用。
附图说明
图1是本发明所提供的连接法兰的俯视结构示意图；
图2是图1的A-A截面图，
图2中虚线部分表示预应力钢筋混凝土复合基础中的过渡段；
图3是本发明所提供的连接法兰的使用状态示意图。
图中：1：法兰顶板；2：法兰竖向板；3：预应力筋孔洞；4：返浆孔；
5：预应力筋导向管；6：灌浆孔道；7：透气孔道；8：.限位块；9：肋板；10：塔筒壁；
11：预应力筋；12：过渡段；13：筒型基础。
具体实施方式
下面以用于海上风力发电机组塔筒与预应力钢筋混凝土复合基础之间的连接法兰为例对本发明作进一步的详细描述，以下实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。塔筒除了风力发电机组塔筒，也可以是测风塔、海洋平台支撑等其他呈筒状的高耸建筑结构；塔筒一般为钢结构，也可以是钢筋混凝土结构或预应力钢筋混凝土结构。预应力钢筋混凝土复合基础包括筒型基础13以及设置于筒型基础13上部的过渡段12，过渡段12为由上到下截面积逐渐增大的预应力钢筋混凝土结构，其预应力筋下端锚固在筒型基础13顶盖。
如图1和图2所示，本实施例公开了一种用于预应力钢筋混凝土复合基础的连接法兰，主要由法兰顶板1、法兰竖向板2、预应力筋孔洞3、返浆孔4、预应力筋导向管5、灌浆孔道6、透气孔道7、限位块8以及肋板9组成。连接法兰埋设于预应力钢筋混凝土复合基础的过渡段12顶面并与其周围的钢筋进行焊接固定，上表面可以与塔筒直接连接。当塔筒为钢制结构时，其底端可以直接焊接于连接法兰的法兰顶板1表面；当塔筒为钢筋混凝土结构或预应力钢筋混凝土结构时，可将塔筒钢筋端部焊接于连接法兰的法兰顶板1表面，或者将塔筒预应力钢筋穿过连接法兰的法兰顶板1并锚固于其下端。
连接法兰能够通过预应力钢筋混凝土复合基础中过渡段12内的预应力筋，有效地将塔筒所受荷载依次传递到预应力钢筋混凝土复合基础的过渡段12和筒型基础13并传递到地基。
法兰顶板1一般由厚度为4～10cm的圆环状钢板制成，其外径大于塔筒底部直径、内径小于塔筒底部直径。
法兰竖向板2是高度为0.2～3m的直筒状钢板，焊接于法兰顶板1下方，使连接法兰径向截面呈T字形。法兰竖向板2的直筒直径等于塔筒底部直径。
预应力筋孔洞3沿法兰竖向板2的两侧径向均布于法兰顶板1，以使预应力钢筋混凝土复合基础中过渡段12内的预应力筋11可以穿过预应力筋孔洞3并锚固到法兰顶板1表面。
返浆孔4沿法兰竖向板2的两侧径向均布于法兰顶板1，位于预应力筋孔洞3附近，以保证法兰定位后浇筑混凝土时，法兰底面的混凝土灌注密实。
预应力筋导向管5与预应力筋孔洞3对应，焊接于法兰顶板1下部，并且其侧壁开设有透气孔和灌浆孔。预应力筋导向管5下端用于连接过渡段12内的预应力筋波纹管。
灌浆孔道6一端与预应力筋导向管5侧壁的灌浆孔相连，另一端延伸至预应力钢筋混凝土复合基础顶面以上，用于在预应力筋11张拉完毕之后对预应力钢筋混凝土复合基础内的预应力孔道灌浆。
透气孔道7一端与预应力筋导向管5侧壁的透气孔相连，另一端延伸至预应力钢筋混凝土复合基础顶面以上，用于在对预应力钢筋混凝土复合基础内预应力筋孔道灌浆时排除孔道内的气体。
限位块8位于预应力筋孔洞3周围，用于对锚具进行限位后焊接固定于法兰顶板1，以便在张拉预应力筋11时限制锚具的侧向移动。
肋板9分别设置于法兰顶板1上表面与塔筒壁10之间，以及法兰顶板1上表面与法兰竖向板2之间，用于加强法兰顶板1与塔筒之间和法兰顶板1与法兰竖向板2之间的连接。
结合图3所示，上述连接法兰的施工过程如下：
首先将连接法兰周围的钢筋绑扎完毕，将连接法兰吊装安放在相应位置，将与连接法兰相接触的钢筋端头焊接在连接法兰表面。预应力筋导向管5与过渡段12内的预应力筋波纹管连接并进行密封处理，浇筑混凝土至与连接法兰上表面齐平。为使法兰顶板1与法兰竖向板2连接部位附近的混凝土填筑密实，混凝土浆体在振捣时应能从返浆孔4溢出。当混凝土强度达到规定强度后将预应力筋11通过预应力筋导向管5穿入过渡段12内的预应力筋波纹管中，将锚具放在连接法兰的预应力筋孔洞3上表面，在锚具周围焊接限位块8以防止锚具在张拉预应力筋11时移动。二次张拉预应力筋11后通过灌浆孔道6灌浆，预应力钢筋混凝土复合基础内的预应力孔道内气体通过透气孔道7排出。将塔筒与连接法兰的法兰顶板1进行焊接连接，并焊接肋板9。把形成灌浆孔道6和透气孔道7的管体从连接法兰的上表面附近截断，再浇筑一层混凝土覆盖灌浆孔道6和透气孔道7、锚具及预应力筋11端头。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于预应力钢筋混凝土复合基础的连接法兰，其特征在于，所述连接法兰埋设于所述预应力钢筋混凝土复合基础的过渡段顶部，包括环形的法兰顶板和焊接于所述法兰顶板下部的直筒状法兰竖向板，所述法兰顶板径向均布有沿所述法兰竖向板两侧设置的预应力筋孔洞和返浆孔，所述法兰顶板下部对应于所述预应力筋孔洞焊接有预应力筋导向管，所述预应力筋导向管侧壁分别连接有延伸至所述预应力钢筋混凝土基础顶面以上的灌浆孔道和透气孔道，所述预应力筋孔洞周围设置有限位块，所述限位块用于对锚固预应力筋的锚具进行限位。
2.根据权利要求1所述的一种用于预应力钢筋混凝土复合基础的连接法兰，其特征在于，所述法兰顶板与所述塔筒侧壁之间、所述法兰顶板与所述法兰竖向板之间分别设置有肋板。
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