CN108755740A - 一种自应力式风力发电塔基础环基础加固系统及加固方法 - Google Patents

一种自应力式风力发电塔基础环基础加固系统及加固方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种自应力式风力发电塔基础环基础加固系统及加固方法，所述系统包括相连接的风机塔筒和基础环基础，基础环基础包括混凝土柱墩和下端埋入混凝土柱墩内的基础环，所述基础环外设置有用于实现预压力施加的加固装置，该加固装置包括钢贴板和钢垫板，所述钢贴板贴设于基础环外侧面，并通过永久钢索箍固定，所述钢垫板固定于混凝土柱墩顶面，且环绕基础环外侧设置，所述钢贴板上设置有上加劲板，钢垫板上设置有与上加劲板匹配的下加劲板，上加劲板和下加劲板通过高强螺栓连接。与现有技术相比，本发明通过设置加固装置，可以利用塔筒下部直接自行对其周边混凝土加压，从根本上解决基础环基础因疲劳而产生开裂的问题，传力途径简单明确。

Description

一种自应力式风力发电塔基础环基础加固系统及加固方法
技术领域
本发明属于风力发电塔基础加固技术领域，尤其是涉及一种自应力式风力发电塔基础环基础加固系统及加固方法。
背景技术
埋入塔筒式风机基础受到基础深度及底板上层钢筋网的限制，导致埋入段埋入基础过浅，塔筒侧向力提供的抗弯能力比较有限，埋入塔筒周围混凝土在长期疲劳振动作用下发生破碎，并呈粉末状，遇雨水变成糊状，在风机振动下向外流失，从而在埋入塔筒上、下形成环状缝隙。
以往一般的加固法是将缝隙用高强灌浆料灌满，这并不能解决混凝土碎裂的问题，甚至还不如基础竣工之初，容易反复出现问题。
以往的体外预应力加固法(ZL201510183824.1)除对缝隙用高强灌浆料填充外，还在基础周边加预应力锚杆，锚入基础底板，然后在基础顶面用六根钢梁交叉分布，对塔筒周边混凝土施加预压力，然后浇混凝土覆盖钢梁，这种方法可以对塔筒周边混凝土施加压力，有利于这部分混凝土的耐久性，但施加预压力传力途径太长，结构工程量较大，加固造价较高。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自应力式风力发电塔基础环基础加固系统及加固方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种自应力式风力发电塔基础环基础加固系统，包括相连接的风机塔筒和基础环基础，基础环基础包括混凝土柱墩和下端埋入混凝土柱墩内的基础环，所述基础环外设置有用于实现预压力施加的加固装置，该加固装置包括钢贴板和钢垫板，所述钢贴板贴设于基础环外侧面，并通过永久钢索箍固定，所述钢垫板固定于混凝土柱墩顶面，且环绕基础环外侧设置，所述钢贴板上设置有上加劲板，所述钢垫板上设置有与上加劲板匹配的下加劲板，所述上加劲板和下加劲板通过高强螺栓连接。
进一步地，所述基础环上设有钢贴板一侧涂覆有环氧树脂胶。
进一步地，所述钢贴板和钢垫板均设有多个，且数量相同。
进一步地，所述上加劲板和下加劲板设有用于穿过所述高强螺栓的螺栓孔，且该螺栓孔为长圆孔。
进一步地，每一所述钢贴板上设置有两个上加劲板，所述钢垫板上对应设置两个下加劲板。
进一步地，所述加固装置还包括包裹所述钢贴板和钢垫板的钢筋。
进一步地，所述钢筋外还设置有混凝土环梁。
进一步地，所述基础环埋入混凝土柱墩内的上部表面涂覆有氯化橡胶漆。
一种如上所述的自应力式风力发电塔基础环基础加固系统的加固方法，包括以下步骤：
a、清理混凝土中的缝隙和孔洞，基础环外侧面于基础顶面以下设定范围涂刷氯化橡胶漆一度，利用高强灌浆料加压填充，形成强度；
b、按现场实测和设计要求制作钢贴板和钢垫板，钢贴板上焊接上加劲板，钢垫板上焊接下加劲板；
c、将钢贴板贴设有于基础环上，并通过永久钢索箍固定；
d、布置钢垫板，使下加劲板与上加劲板匹配；
e、通过放置于钢垫板上的液压油缸和卡设于上加劲板的工具式顶升钢梁对钢垫板进行加压，并将上加劲板和下加劲板固定连接。
进一步地，在钢垫板上方及钢贴板外侧环形范围绑扎钢筋，并设置混凝土环梁。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明加固系统结构设计合理，牢固稳定，易于实施，可有效解决基础环基础的疲劳破坏问题，实现利用塔筒下部直接自行对周边混凝土加压，加力途径更为直接，节约加固费用。
2、本发明加固方法可操作性强，在恢复原结构破坏混凝土的基础上对受力最大、最复杂的塔筒外侧周边顶部混凝土施加预压力，使其在工作状态下处于受压，不会发生疲劳破坏。另外，预应力使混凝土多向受压，强度提高。
3、本发明加固方法中，工具式顶升钢梁插入上加劲板，上加劲板固定在钢贴板上，钢贴板又固定在塔筒外壁，所以对混凝土施压即对塔筒施拉。此处塔筒强度较大，且极限状态下塔筒强度原则上不受预应力影响，故安全。
4、本发明加固方法中，塔筒周边混凝土靠塔筒本身受拉锚固，并在液压油缸加压后用高强螺栓固定上加劲板和下加劲板来保持预压力。在风机工作状态下，塔筒外围近处的混凝土处于受压状态，可保持混凝土的耐久性和完整性，达到加固目的。
5、本发明加固系统的工程量小，造价低，施工方便，可从根本上解决基础环基础因疲劳作用产生开裂的问题。
附图说明
图1为本发明提供的平面结构示意图；
图2为图1的A-A剖面图；
图3为图2中①处的详图；
图4为图3的B-B剖面图；
图5为图4的C-C剖面图；
图6为施工过程中钢贴板夹紧示意图；
其中：1为风机塔筒；2为基础环；3为混凝土柱墩；4为基础底板；5为氯化橡胶漆；6为高强灌浆料；7为钢贴板；8为钢垫板；9为上加劲板；10为下加劲板；11为环氧树脂胶；12为永久钢索箍；13为高强螺栓；14为钢筋；15为混凝土环梁；16为工具式钢索箍；17为弹簧压板；18为工具式顶升钢梁；19为液压油缸。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1-3所示，本实施例提供一种自应力式风力发电塔基础环基础加固系统，包括相连接的风机塔筒1和基础环基础，基础环基础包括混凝土柱墩3和下端埋入混凝土柱墩3内的基础环2，基础环2外设置有用于实现预压力施加的加固装置，该加固装置包括钢贴板7和钢垫板8，钢贴板7贴设于基础环2外侧面，钢垫板8固定于混凝土柱墩3顶面，且环绕基础环2外侧设置，钢贴板7上设置有上加劲板9，钢垫板8上设置有与上加劲板9匹配的下加劲板10，上加劲板9和下加劲板10通过高强螺栓13连接。
钢贴板7通过上下安装的永久钢索箍12固定于基础环2上，并用花篮螺栓收紧，使钢贴板7与基础环2外壁粘结牢固。
基础环2上设有钢贴板7一侧涂覆有环氧树脂胶11。基础环2埋入混凝土柱墩3内上部表面涂覆有氯化橡胶漆5。涂覆氯化橡胶漆5的范围可以自基础顶面往下800mm范围内。
钢贴板7和钢垫板8均设有多个，且数量相同，数量可为4的倍数，各钢贴板7和钢垫板8均匀布置。上加劲板9和下加劲板10设有用于穿过高强螺栓13的螺栓孔，且该螺栓孔为长圆孔。
本实施例中，每一钢贴板7上设置有两个上加劲板9，钢垫板8上对应设置两个下加劲板10。上加劲板9上可设有方便卡设工具式顶升钢梁18的方孔。
在某些实施例中，加固装置还包括包裹钢贴板7和钢垫板8的钢筋14。
在某些实施例中，钢筋14外还设置有混凝土环梁15。
基于上述加固系统的自应力式风力发电塔基础环基础加固方法，包括以下步骤：
a、用“水刀”清理混凝土中的缝隙和孔洞，基础环2外侧基础顶面以下800mm范围刷氯化橡胶漆5，并用高强灌浆料6加压填充，形成强度；
b、按现场实测和设计要求制作钢贴板7和钢垫板8，钢贴板7上焊接上加劲板9，钢垫板8上焊接下加劲板10；
c、基础环2外侧钢贴板7粘结区域上、下设置两道工具式钢索箍16，工具式钢索箍16上连接多个弹簧压板17；
d、基础环2外侧刷环氧树脂胶11，粘贴钢贴板7，钢贴板7位置调整好后扳动弹簧压板17压住钢贴板7，如图6所示；
e、待环氧树脂胶11固结后，取下工具式钢索箍16，安装永久钢索箍12，并用花篮螺栓收紧；
f、环向均匀布置钢垫板8，钢垫板8与钢贴板7一一对应，下加劲板10与上加劲板9螺栓孔对准；
g、上加劲板9方孔内插入工具式顶升钢梁18，如图4-图5所示；
h、工具式顶升钢梁18跨中下方布置液压油缸19，液压油缸上部顶紧工具式顶升钢梁18下缘，下部置放在钢垫板8上，液压油缸19加压，达到压力标准时考虑预应力损失用扭矩法拧紧高强螺栓13；
i、液压油缸19压力归零，拆除液压油缸19和工具式顶升钢梁18；
j、按顺序逐一对每块钢垫板8加压，并用高强螺栓13固定；
k、所有钢垫板8加压完成后，在钢垫板8上方及钢贴板7外侧环形范围绑扎钢筋14，支模板，浇筑混凝土，养护，拆模，形成混凝土环梁15，实现防腐保护。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种自应力式风力发电塔基础环基础加固系统，包括相连接的风机塔筒(1)和基础环基础，基础环基础包括混凝土柱墩(3)和下端埋入混凝土柱墩(3)内的基础环(2)，其特征在于，
所述基础环(2)外设置有用于实现预压力施加的加固装置，该加固装置包括钢贴板(7)和钢垫板(8)，所述钢贴板(7)贴设于基础环(2)外侧面，并通过永久钢索箍(12)固定，所述钢垫板(8)固定于混凝土柱墩(3)顶面，且环绕基础环(2)外侧设置，所述钢贴板(7)上设置有上加劲板(9)，所述钢垫板(8)上设置有与上加劲板(9)匹配的下加劲板(10)，所述上加劲板(9)和下加劲板(10)通过高强螺栓(13)连接。
2.根据权利要求1所述的自应力式风力发电塔基础环基础加固系统，其特征在于，所述基础环(2)上设有钢贴板(7)一侧涂覆有环氧树脂胶(11)。
3.根据权利要求1所述的自应力式风力发电塔基础环基础加固系统，其特征在于，所述钢贴板(7)和钢垫板(8)均设有多个，且数量相同。
4.根据权利要求1所述的自应力式风力发电塔基础环基础加固系统，其特征在于，所述上加劲板(9)和下加劲板(10)设有用于穿过所述高强螺栓(13)的螺栓孔，且该螺栓孔为长圆孔。
5.根据权利要求3所述的自应力式风力发电塔基础环基础加固系统，其特征在于，每一所述钢贴板(7)上设置有两个上加劲板(9)，所述钢垫板(8)上对应设置两个下加劲板(10)。
6.根据权利要求1所述的自应力式风力发电塔基础环基础加固系统，其特征在于，所述加固装置还包括包裹所述钢贴板(7)和钢垫板(8)的钢筋(14)。
7.根据权利要求6所述的自应力式风力发电塔基础环基础加固系统，其特征在于，所述钢筋(14)外还设置有混凝土环梁(15)。
8.根据权利要求1所述的自应力式风力发电塔基础环基础加固系统，其特征在于，所述基础环(2)埋入混凝土柱墩(3)内的上部表面涂覆有氯化橡胶漆(5)。
9.一种如权利要求1-8任一所述的自应力式风力发电塔基础环基础加固系统的加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、清理混凝土中的缝隙和孔洞，利用高强灌浆料(6)加压填充，形成强度；
b、按现场实测和设计要求制作钢贴板(7)和钢垫板(8)，钢贴板(7)上焊接上加劲板(9)，钢垫板(8)上焊接下加劲板(10)；
c、将钢贴板(7)贴设有于基础环(2)上，并通过永久钢索箍(12)固定；
d、布置钢垫板(8)，使下加劲板(10)与上加劲板(9)匹配；
e、通过放置于钢垫板(8)上的液压油缸(19)和卡设于上加劲板(9)的工具式顶升钢梁(18)对钢垫板(8)进行加压，并将上加劲板(9)和下加劲板(10)固定连接。
10.根据权利要求9所述的加固方法，其特征在于，完成所有钢垫板(8)加压后，在钢垫板(8)上方及钢贴板(7)外侧环形范围绑扎钢筋(14)，并设置混凝土环梁(15)。
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