CN106223359A - 一种风电基础减震耗能装置及其施工工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电基础减震耗能装置及其施工工艺方法。本发明装置包括嵌入混凝土基础顶部区域与风机筒体外壁之间的外减震耗能橡胶环，外减震耗能橡胶环与混凝土基础顶部区域之间预埋有外嵌固钢环，外减震耗能橡胶环与风机筒体外壁之间设置有橡胶止水带。在混凝土基础施工时根据减震耗能橡胶环尺寸预留位置；在基础混凝土施工时预埋嵌固钢环；将橡胶止水带粘贴在风机钢筒外壁上；待混凝土达到一定强度后，在预留的减震耗能橡胶环位置的混凝土表面涂抹粘结剂；橡胶止水带与预埋嵌固钢环之间嵌入减震耗能橡胶环；在混凝土基础顶面的耗能橡胶环上部铺设防水层。本发明在风机持续风荷载作用下，使风机混凝土基础不会出现损伤和破坏。

Description

一种风电基础减震耗能装置及其施工工艺方法

技术领域

本发明属于结构工程减震耗能技术领域，具体涉及一种风电基础减震耗能装置及其施工工艺方法。

背景技术

风力发电是我国近几年发展迅猛的一种新型能源，该设备主体采用钢筒，下部为钢筋混凝土扩展基础。这种基础具有施工简单、工程费用较低的特点，是一种最常见的基础形式。目前此类基础设计是参照塔体建筑基础相关理论和技术要求编制的设计规范，但由于风机的结构形式、荷载性质与传统的塔体建筑具有较大的区别，在实际应用过程中发现大量的风机基础使用一段时间后，钢筒与混凝土接触面出现裂隙，随着风机的继续运行，裂隙不断扩大，上部筒体出现较大的摆动，从而造成基础内部混凝土被钢筒压碎，影响风机的正常运行，甚至出现了风机倒塌的严重事故，给国家和企业带来重大经济损失。根据现场勘查和破坏机理分析，该结构运行初期，上部钢筒与混凝土接触面无裂隙，机器运行正常，但由于风荷载是一种长时间持续的重复荷载，也是该类结构的主要荷载和控制荷载，该荷载形成钢筒对混凝土造成长期的疲劳荷载，钢筒对混凝土基础接触面作用的能量和损伤积累不断扩大，使得混凝土与钢筒接触面脱离，随着裂隙的不断扩大和向下延伸，钢筒对基础的传力作用点不断下移，最后形成内部混凝土压碎，致使结构丧失承载能力而破坏。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种在风机持续风荷载作用下，基于减震耗能基本原理，使风机混凝土基础不会出现损伤和破坏的风电基础减震耗能装置。

本发明的上述目的是通过如下的技术方案来实现的：该风电基础减震耗能装置，它包括嵌入混凝土基础顶部区域与基础中的风机筒体外壁之间的外减震耗能橡胶环，外减震耗能橡胶环与混凝土基础顶部区域之间预埋有外嵌固钢环，外减震耗能橡胶环与风机筒体外壁之间设置有橡胶止水带。

进一步，在混凝土基础顶部区域与基础中的风机筒体内壁之间的还嵌入有内减震耗能橡胶环，内减震耗能橡胶环与混凝土基础顶部区域之间预埋有内嵌固钢环。

具体的，所述外减震耗能橡胶环和内减震耗能橡胶环由近似梯形的橡胶块拼合而成；并采用弹性模量为E＝2000Mpa、工作应力为8～10Mpa的橡胶制成。

进一步，所述外嵌固钢环的外壁上和内嵌固钢环的内壁上焊接有若干锚固钢筋。

本发明的目的之二在于提供上述风电基础减震耗能装置的施工工艺方法，该方法包括如下步骤：

(1)在混凝土基础施工时根据减震耗能橡胶环尺寸预留位置；

(2)在基础混凝土施工时预埋嵌固钢环；

(3)将橡胶止水带粘贴在风机钢筒外壁上的相应预留位置；

(4)待混凝土达到一定强度后，在预留的减震耗能橡胶环位置的混凝土表面涂抹粘结剂；

(5)橡胶止水带与预埋嵌固钢环之间嵌入减震耗能橡胶环；

(6)最后在混凝土基础顶面的耗能橡胶环上部铺设防水层。

本发明利用橡胶的减震耗能作用组成减震耗能环，将减震耗能环嵌入在混凝土基础预埋钢环之间，形成减震耗能装置。当风机钢筒产生侧向位移时，钢筒对减震耗能橡胶环施加侧向力，其荷载能量转变成橡胶环变形能，从而钢筒传递到基础的力大大减少。因此，风机钢筒的侧向作用力通过减震耗能环的减震和耗能后传递到混凝土基础，减弱荷载对混凝土的疲劳影响，达到保护混凝土基础的目的。止水带可以防止上部雨水沿钢筒与混凝土接合面渗入到基础内部；预埋钢环可以将耗能橡胶传过来的力更加均匀的传给混凝土。

本发明的优点主要体现如下：

(1)不改变原混凝土基础的基本动力学特性和承载力，不影响上部筒体结构动力性能。

(2)利用橡胶变形能消耗上部筒体对混凝土基础造成的冲击和疲劳作用，减少了对混凝土冲击力作用损伤。

(3)减震耗能橡胶环扩大了钢筒传力半径，使上部传递应力通过预埋钢环得到有效扩散，降低了混凝土承压应力。

(4)橡胶减震耗能环便于更换和维修，维护成本低。

(5)本发明既可用于新建风机基础设计，也可以用于已建工程基础的加固处理。

附图说明

图1是本发明实施例的减震耗能装置安装于风电基础的平面示意图。

图2是图1的立面剖视图。

图3是图2中Ⅰ处的放大示意图。

图4是本发明实施例中组成内、外减震耗能橡胶环的橡胶块的结构示意图。

图5是本发明实施例中外嵌固钢环的平面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

参见图1至图3，本实施例的风电基础减震耗能装置包括嵌入混凝土基础1顶部区域与基础中的风机筒体2外壁之间的外减震耗能橡胶环3，外减震耗能橡胶环3与混凝土基础1顶部区域之间预埋有外嵌固钢环4，外减震耗能橡胶环3与风机筒体2外壁之间设置有橡胶止水带5。从图中可见，在混凝土基础1顶部区域与基础中的风机筒体2内壁之间的还嵌入有内减震耗能橡胶环8，内减震耗能橡胶环8与混凝土基础1顶部区域之间预埋有内嵌固钢环9。参见图4，外减震耗能橡胶环3和内减震耗能橡胶环8由图4所示近似梯形的橡胶块拼合而成，其外圆弧长为900～1000mm，其内圆弧长为600～800mm，高度和宽度均为500mm；该橡胶块采用弹性模量为E＝2000Mpa、工作应力为8～10Mpa的橡胶制成。参见图3和图5，外嵌固钢环4的外壁上间隔500～600mm均匀焊接有若干锚固钢筋7；从图3可见，在内嵌固钢环9的内壁上同样也均匀焊接有若干锚固钢筋10。

本实施例的工艺过程如下：

(1)根据风机筒体2直径和图3、图4、图5中的尺寸确定橡胶块、外嵌固钢环4、内嵌固钢环9和止水带5尺寸，并将直径为6～8mm的锚固钢筋7按图5中间距焊接在外嵌固钢环4和内嵌固钢环9上。

(2)根据风机基础设计图施工混凝土基础，按图1、图2、图3预留外减震耗能橡胶环3和内减震耗能橡胶环8的位置，预埋好外嵌固钢环4和内嵌固钢环9，浇筑混凝土基础。

(3)待混凝土强度达到设计强度70％左右开始施工减震耗能装置，首先在风机筒体2与外减震耗能橡胶环3接触部位，采用粘结剂将止水带5粘结在筒体2上；在筒体2与外嵌固钢环4和内嵌固钢环9之间预留的位置嵌入耗能橡胶块(先在预留的减震耗能橡胶环位置的混凝土表面涂抹粘结剂)，如图3所示。

(4)最后在混凝土基础1的顶面铺设防水层6。

本发明实施例可以用于新建风机基础，也可以用于已建工程加固；用于加固工程时，可不设置锚固钢筋7。

Claims (5)

1.一种风电基础减震耗能装置，其特征在于：它包括嵌入混凝土基础顶部区域与基础中的风机筒体外壁之间的外减震耗能橡胶环，外减震耗能橡胶环与混凝土基础顶部区域之间预埋有外嵌固钢环，外减震耗能橡胶环与风机筒体外壁之间设置有橡胶止水带。

2.根据权利要求1所述的风电基础减震耗能装置，其特征在于：在混凝土基础顶部区域与基础中的风机筒体内壁之间的还嵌入有内减震耗能橡胶环，内减震耗能橡胶环与混凝土基础顶部区域之间预埋有内嵌固钢环。

3.根据权利要求1或2所述的风电基础减震耗能装置，其特征在于：所述外减震耗能橡胶环和内减震耗能橡胶环由近似梯形的橡胶块拼合而成；并采用弹性模量为E＝2000Mpa、工作应力为8～10Mpa的橡胶制成。

4.根据权利要求1或2所述的风电基础减震耗能装置，其特征在于：所述外嵌固钢环的外壁上和内嵌固钢环的内壁上焊接有若干锚固钢筋。

5.一种如权利要求1所述的风电基础减震耗能装置的施工工艺方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)在混凝土基础施工时根据减震耗能橡胶环尺寸预留位置；

(2)在基础混凝土施工时预埋嵌固钢环；

(3)将橡胶止水带粘贴在风机钢筒外壁上的相应预留位置；

(4)待混凝土达到一定强度后，在预留的减震耗能橡胶环位置的混凝土表面涂抹粘结剂；

(5)橡胶止水带与预埋嵌固钢环之间嵌入减震耗能橡胶环；

(6)最后在混凝土基础顶面的耗能橡胶环上部铺设防水层。