CN104110353B - 抗倾覆风机基础环结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗倾覆风机基础环结构及其施工方法。本发明的目的是提供一种抗倾覆风机基础环结构及其施工方法，以提高风机基础的整体及局部抗倾覆性能。本发明的技术方案是：该结构固定于地基上，该结构包括基础环、扩大底板、翼板和支撑杆，基础环下端通过焊接方式连接扩大底板，基础环下部与扩大底板之间焊接有若干翼板，该扩大底板上开有若干螺栓孔；扩大底板经支撑杆支撑于地基上，在地基上对应扩大底板螺栓孔的位置钻设预钻孔，螺栓孔内安装预应力锚杆，该锚杆上端经螺栓锚头连接扩大底板，锚杆下端经灌注于预钻孔内的砂浆连接地基；基础环、扩大底板、翼板和支撑杆一同浇筑于混凝土基础内，基础环上部露出于混凝土基础顶部。

Description

抗倾覆风机基础环结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种抗倾覆风机基础环结构及其施工方法。

背景技术

目前所实施的陆上风力发电机组基础，常采用大型钢筋混凝土扩展基础，连接塔筒的基础环与混凝土承台连接方式相对独立，仅依靠少量拉筋及混凝土的浇筑形式整体结构。这种型式的基础结构，在承受较大水平倾覆力矩作用时，往往混凝土在所受荷载方向一侧产生较大的拉裂应力，裂缝贯穿导致基础结构发生破坏，进而基础整体失稳。

众所周知，混凝土结构主要依据其抗压性能进行结构设计，而其抗拉性能较弱，在拉应力较大时容易开裂破坏。在国内外，一般的风机混凝土基础形式由于抗倾覆能力不足，常出现倾覆破坏，如2002年10月28日，德国西北部遭受强风暴，导致70m高风机的混凝土基础脱离地基土，基础及上部结构整体倾覆；2006年8月10日的桑美台风中，浙江温州鹤顶山风电场2台750kW风机基础环，由于混凝土拉裂导致其下方破坏，整体基础中基础环与下部底板处截断；2009年纽约Finner风电场1台1.5MW风机因基础环下方截断导致风机整体倒塌，这类由于抗倾覆不足引起的事故还有很多，原因均为基础抗倾覆能力不足，且基础环与下部基础整体性差，最薄弱环节裂缝集中、扩展、贯通直至基础结构发生失稳。

如使用深埋大体积混凝土基础，基础结构本身具有较大的抗倾覆性能，但无法解决在倾覆力矩较大时，基础环与底板接触部位发生的断裂问题，且经济成本大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种抗倾覆风机基础环结构及其施工方法，以提高风机基础的整体及局部抗倾覆性能，既保障基础与地基的整体性，又保障基础环与基础底板的整体性。

本发明所采用的技术方案是：一种抗倾覆风机基础环结构，该结构固定于地基上，其特征在于：该结构包括基础环、扩大底板、翼板和支撑杆，所述基础环下端通过焊接方式连接扩大底板，基础环下部与扩大底板之间焊接有若干翼板，该扩大底板上开有若干螺栓孔；所述扩大底板经支撑杆支撑于地基上，在地基上对应扩大底板螺栓孔的位置钻设预钻孔，螺栓孔内安装预应力锚杆，该锚杆上端经螺栓锚头连接扩大底板，锚杆下端经灌注于预钻孔内的砂浆连接地基；所述基础环、扩大底板、翼板和支撑杆一同浇筑于混凝土基础内，基础环上部露出于混凝土基础顶部。

所述翼板高度至基础环中部到上部位置。

所述翼板呈直角梯形，底部宽度与所述扩大底板宽度一致。

所述翼板在所述扩大底板上按相邻夹角90°均匀布置；所述螺栓孔相邻以90°均匀布置，与所述翼板相邻夹角为45°。

所述抗倾覆风机基础环结构的施工方法，其特征在于步骤如下：

1、在工厂加工基础环、扩大底板和翼板，并将基础环、扩大底板和翼板焊接成整体，扩大底板上开有螺栓孔；

2、地基上对应扩大底板的螺栓孔位置钻设预钻孔；

3、将扩大底板底部通过支撑杆支撑于地基上，螺栓孔与下方的预钻孔位置对应；

4、浇筑扩大底板高程以下的混凝土基础；

5、待混凝土基础达到规定的龄期后，利用冲击钻在已浇筑的混凝土基础上钻设连通螺栓孔和预钻孔的连接孔；

6、连接孔内插装预应力锚杆，并对预钻孔通过预留的注浆管注入砂浆，待砂浆强度稳定后对预应力锚杆进行张拉，并安装螺栓锚头；

7、之后浇筑扩大底板以上的混凝土基础，形成基础环-混凝土基础-地基三者相互作用的整体性结构形式。

本发明的有益效果是：1)扩大底板增大了基础环竖向荷载作用面积，使得基础环底面混凝土所受应力减小，同时减小了混凝土基础中的应力集中现象。2)翼板增大了基础环、扩大底板与混凝土基础的黏结接触面积，增大了钢材与混凝土的相互包裹作用。3)采用预应力锚杆将基础环、混凝土基础及地基连接为整体结构形式，防止基础环与基础接触部位发生的截断破坏，增加了风机整体抗倾覆能力。4)在水平荷载或水平倾覆力矩较大时，基础底板的作用力会转换为锚杆的上拔力，锚杆上拔力又传至地基，此时地基-基础形成整体结构同时发挥了抗倾覆作用，有效地提高了抗倾覆能力。5)通过调整预应力锚杆长度及优化大体积基础尺寸，可极大地减少基础混凝土的浇筑总量，达到低碳环保要求。

附图说明

图1为实施例的整体立面示意图。

图2为实施例的俯视示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实施例为一种抗倾覆风机基础环结构，包括基础环1、扩大底板2、翼板3和支撑杆4，基础环1下端通过焊接方式连接扩大底板2，基础环1下部与扩大底板2之间通过4个翼板3(呈直角梯形，高度至基础环1中部到上部位置，底部宽度与所述扩大底板2宽度一致)焊接连接，翼板3在扩大底板2上按相邻夹角90°均匀布置，扩大底板2上均匀开有四个螺栓孔6，相邻以90°均匀布置，与翼板3相邻夹角为45°。扩大底板2下端通过支撑杆4支撑于地基7上，以便调平及浇筑混凝土基础5。

在地基7上对应扩大底板2的螺栓孔6位置钻设有预钻孔8。预应力锚杆9穿过扩大底板2上的螺栓孔6，该锚杆下部置于螺栓孔6下方的预钻孔8内，并通过灌注于预钻孔内的砂浆10与地基7连接固定，锚杆上端露出于扩大底板2上方并安装有螺栓锚头11。

本实施例中基础环1、扩大底板2、翼板3及支撑杆4一同浇筑于混凝土基础5内，基础环1上部露出于混凝土基础顶部。

本实施例的具体施工步骤为：

1、在工厂加工钢制的圆筒形基础环1、圆盘形扩大底板2和直角梯形翼板3，并将基础环1、扩大底板2和翼板3焊接成整体，其中扩大底板2上开有4个90°均布的螺栓孔6，与相邻翼板3的夹角为45°；

2、在拟布置基础环1的地基7上对应扩大底板2的螺栓孔6位置钻设4个预钻孔8；

3、将扩大底板2底部通过支撑杆4支撑于地基7上，调平扩大底板2并且使螺栓孔6与下方的预钻孔8位置对应；

4、预钻孔8孔口覆盖隔板，防止浇筑基础时漏浆至钻孔内，浇筑扩大底板2高程以下的混凝土基础5；

5、待混凝土基础5达到规定的龄期后，利用冲击钻在已浇筑的混凝土基础5上钻设连通螺栓孔6和预钻孔8的连接孔；

6、连接孔内插装预应力锚杆9，并在预钻孔8中通过预留的注浆管注入砂浆10，待砂浆10强度稳定后对预应力锚杆9进行张拉，并在锚杆上端安装螺栓锚头11；

7、最后浇筑扩大底板2以上的混凝土基础5，形成基础环-混凝土基础-地基三者相互作用的整体性结构形式。

以上所述，仅为本发明一实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，如采用类似风机基础形式及变动布置方案，包括变动翼板数量及分布位置，变动预应力锚杆数量、长度、倾斜度、锚固长度及分布位置等，均属于权利要求书保护的范围。

Claims (5)

1.一种抗倾覆风机基础环结构，该结构固定于地基(7)上，其特征在于：该结构包括基础环(1)、扩大底板(2)、翼板(3)和支撑杆(4)，所述基础环(1)下端通过焊接方式连接扩大底板(2)，基础环下部与扩大底板(2)之间焊接有若干翼板(3)，该扩大底板上开有若干螺栓孔(6)；所述扩大底板(2)经支撑杆(4)支撑于地基(7)上，在地基上对应扩大底板螺栓孔(6)的位置钻设预钻孔(8)，所述螺栓孔(6)内安装预应力锚杆(9)，该锚杆上端经螺栓锚头(11)连接扩大底板(2)，锚杆下端经灌注于预钻孔(8)内的砂浆(10)连接地基(7)；所述基础环(1)、扩大底板(2)、翼板(3)和支撑杆(4)一同浇筑于混凝土基础(5)内，基础环(1)上部露出于混凝土基础顶部。

2.根据权利要求1所述的抗倾覆风机基础环结构，其特征在于：所述翼板(3)高度至基础环(1)中部到上部位置。

3.根据权利要求1或2所述的抗倾覆风机基础环结构，其特征在于：所述翼板(3)呈直角梯形，底部宽度与所述扩大底板(2)宽度一致。

4.根据权利要求1所述的抗倾覆风机基础环结构，其特征在于：所述翼板(3)在所述扩大底板(2)上按相邻夹角90°均匀布置；所述螺栓孔(6)相邻以90°均匀布置，与所述翼板(3)相邻夹角为45°。

5.一种根据权利要求1所述抗倾覆风机基础环结构的施工方法，其特征在于步骤如下：

5.1、在工厂加工基础环(1)、扩大底板(2)和翼板(3)，并将基础环(1)、扩大底板(2)和翼板(3)焊接成整体，扩大底板(2)上开有螺栓孔(6)；

5.2、地基(7)上对应扩大底板(2)的螺栓孔(6)位置钻设预钻孔(8)；

5.3、将扩大底板(2)底部通过支撑杆(4)支撑于地基(7)上，螺栓孔(6)与下方的预钻孔(8)位置对应；

5.4、浇筑扩大底板(2)高程以下的混凝土基础(5)；

5.5、待混凝土基础(5)达到规定的龄期后，利用冲击钻在已浇筑的混凝土基础(5)上钻设连通螺栓孔(6)和预钻孔(8)的连接孔；

5.6、连接孔内插装预应力锚杆(9)，并对预钻孔(8)通过预留的注浆管注入砂浆(10)，待砂浆(10)强度稳定后对预应力锚杆(9)进行张拉，并安装螺栓锚头(11)；

5.7、之后浇筑扩大底板(2)以上的混凝土基础(5)，形成基础环-混凝土基础-地基三者相互作用的整体性结构形式。