CN112195957A - 一种风机塔筒与基础的加强型连接结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风机塔筒与基础的加强型连接结构及施工方法，包括C60及以上的高强度浆料凝固体形成的圆环形结构主体、多个调平装置、钢格栅和钢筋。本发明可有效地将上部机组运行动荷载传递给下部基础承台，解决传统连接结构中出现的混凝土压剪破坏和裂缝问题，在无需增配风机基础的主体钢筋及提高风机基础主体的灌浆料强度的条件下，就可以承载较大的风机荷载，提高风机基础的整体稳定和安全性，实现大功率风电机组基础与混凝土塔架的紧固、可靠连接。

Description

一种风机塔筒与基础的加强型连接结构及施工方法

技术领域

本发明属于风力发电工程领域，用于风机上部塔筒与下部基础的加强连接，具体涉及一种风机塔筒与基础的加强型连接结构及施工方法。

背景技术

随着当前风电行业的迅猛发展，风电补贴逐步退坡，降低风电成本实现平价上网是风电行业发展的必然趋势。未来风电市场将由风资源丰富地区逐步向低风速区转移，风电机组朝着大单机容量、大叶轮直径和高塔筒三大方向发展。风机基础荷载也大幅提升，所带来的问题也愈发突出。风机塔筒与基础连接处为应力集中区，通常成为设计的薄弱环节和重点区域。常规利用高强灌浆料密实风机塔筒与基础接触的方法，在面临荷载增大和需提高承载力情况时，提高灌浆料强度和增配钢筋措施暴露出诸多弱点。一方面预应力螺栓孔间距固定，增配钢筋实施空间有限，施工不易。另一方面对风机基础的灌浆料强度的提高，成本也会大幅增加，合格供应商也随之减少。此外，塔筒与风机基础连接处灌浆面积大，强度上升快，压剪破坏和局部裂缝也往往难以避免。

发明内容

本发明的一个目的是针对上述存在的问题，提供一种风机塔筒与基础的加强型连接结构，可有效地将上部机组运行动荷载传递给下部基础承台，解决传统连接结构中出现的混凝土压剪破坏和裂缝问题，在无需增配风机基础的主体钢筋及提高风机基础主体的灌浆料强度的条件下，就可以承载较大的风机荷载，提高风机基础的整体稳定和安全性，实现大功率风电机组基础与混凝土塔架的紧固、可靠连接。为此，本发明采用以下技术方案：

一种风机塔筒与基础的加强型连接结构，其特征在于：包括C60及以上的高强度浆料凝固体形成的圆环形结构主体、多个调平装置、钢格栅和钢筋，所述圆环形结构主体的直径和径向宽度与风机塔筒的底节塔筒段底端的直径和径向厚度匹配，所述圆环形结构主体设置在风机基础的顶部，在圆环形结构主体的底部设置所述钢筋，在圆环形结构主体内部设置多个调平装置，所述调平装置支撑在风机基础顶部，所述钢格栅设置在所述调平装置之上，并均匀布置在圆环形结构主体的顶部。

所述的风机基础既可以是圆盘式，也可以是多边形筏板式。风机基础的中墩形式既可采用中空式，也可采用实体式。既可适用于陆上风电机组，又可适用于海上风电机组。

进一步地，风机基础顶部与塔筒接触区域设置模板，浇筑成圆环形加强区域，圆环形加强区域既可是上凸式，也可是下凹式。当为下凹式时，所述风机基础的顶部设置一圈平底圆环形凹槽，所述圆环形结构主体设置在平底圆环形凹槽中。当为上凸式时，所述圆环形结构主体呈圆环形凸出设置在风机基础的顶部。

进一步地，钢格栅分段或整环加工，尺寸与圆环形加强区域匹配，钢格栅上面预留有钢绞线或预应力锚栓的穿孔或穿管的设置位置。

进一步地，所述调平装置由调节垫片、螺帽、螺杆、支撑钢板组成，螺栓设置在所述支撑钢板上，所述螺杆螺纹连接所述螺母，所述垫片设置孔而套入所述螺杆并由所述螺母支撑，所述钢格栅搁置在所述垫片上。

本发明另一个所要解决的技术问题是提供一种风机塔筒与基础的加强型连接结构的施工方法。为此，本发明采用以下技术方案：

一种风机塔筒与基础的加强型连接结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤，(a)风机基础钢筋绑扎和模板搭设，并按设计位置布置固定若干根钢绞线的穿管；(b)浇筑风机基础混凝土，养护后进行拆模，形成一圆环形凹槽；(c)清理圆环形凹槽底部，保证洁净，测量各点水平度，以最高点为基准，对较低点用水泥砂浆进行抹面；(d)在凹槽底部放置加强型连接结构的钢筋和若干调平装置，再将钢格栅放置在调平装置上；(e)调平钢格栅，使其水平度达到要求；(f)浇筑高强灌浆料，并振捣确保密实，按要求养护形成圆环形结构主体；(g)进行上部塔筒吊装及穿钢绞线，对钢绞线进行预紧张拉。

为实现上述目的，本发明也可采用以下技术方案：

一种风机塔筒与基础的加强型连接结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤，(a)先进行预应力锚栓安装和固定，再对风机基础钢筋进行绑扎和模板搭设；(b)浇筑风机基础混凝土，养护后进行拆模；(c)清理风机基础顶面，保证洁净，测量各点水平度，以最高点为基准，对较低点用水泥砂进行抹面；(d)在风机基础顶部放置权利要求1所述加强型连接结构的钢筋和若干调平装置，再将开孔后的钢格栅放置在调平装置上；(e)调平钢格栅，使其水平度达到要求；(f)进行上部塔筒吊装并调平，浇筑高强灌浆料，并振捣确保密实，按要求养护形成圆环形结构主体；(g)对预应力锚栓进行张拉。

本发明提供的风机塔筒与基础的加强型连接结构，结构设计合理、施工简便，且可广泛应用于塔筒与混凝土基础连接处，既可适用陆上风电领域，也可适用海上风电领域。本发明针对塔筒和基础连接处的薄弱环节提出了钢格栅和高强凹槽/凸环方案，能有效避免传统高强灌浆的压剪破坏、裂缝问题，满足平整度要求，有效加强风机基础薄弱环节，通过钢格栅板和调平支撑结构，可有效增强被压强度，便于预应力钢绞线或锚栓连接上部塔筒和下部风机基础，提高承受风机动荷载的能力和塔架整体稳定性。

附图说明

图1是本发明应用于混凝土塔筒或钢混结构塔筒的实施例剖面图，也即图2的B-B剖视图。

图2是图1的俯视图。

图3是是本发明应用于钢制塔筒的实施例剖面图，也即图4的D-D剖视图。

图4是图3的俯视图。

图5是本发明调平装置的示意图。

图6是本发明钢格栅的俯视图。

图7为本发明钢格栅的立体图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1、2、5、6、7所示，本发明提供的风机塔筒与基础的加强型连接结构的一种实施方式，由风机基础1顶部的凹槽11、钢筋3、钢格栅4、调平装置5、高强灌浆料凝固体6等组成。本实施例以底节塔筒段2为混凝土塔筒的应用场合为例，风机基础及所述加强型连接结构内预埋穿管8，穿管8内部穿钢绞线7，钢绞线7与上部塔筒可靠相连，以所述加强型连接结构为反力支撑，通过张拉钢绞线7，实现底节塔筒段2与风机基础1紧密相连，钢绞线7在被张拉后锚固于风机基础。

所述凹槽11为平底圆形凹槽，所述圆形与风机基础1同心，钢筋3放置在凹槽11的底部。所述钢格栅4具有多段，沿所述凹槽11均匀放置一圈。所述调平装置5包括支架、垫片54，所述支架的底部为支撑钢板51，通过支撑钢板51放置支撑在凹槽底面，在支撑钢板51上焊接设置螺杆52，所述螺杆52螺纹连接调平螺母53，所述垫片54设置孔而套入所述螺杆52，并由所述螺母53支撑，所述钢格栅4放置在所述垫片54上而处在所述加强型连接结构的顶部，每片钢格栅4至少被分配四个调平装置5，分别靠近钢格栅4的四角。

如图所示，钢格栅4是由扁钢条41焊接成网格，其平面轮廓形状优选呈半径与圆形凹槽匹配的扇形，以便均匀布置在圆形凹槽11中。所述钢格栅4的形状或布置同时要避让预埋穿管8。所述钢格栅4的径向宽度最好也大于所述底节塔筒段2的底端厚度，使得底节塔筒段2坐落在钢格栅4的范围之上。

所述钢筋3为绑扎为网状的结构。

本实施例所述的混凝土风机塔筒与基础的加强型连接结构施工方法包括以下步骤，(a)风机基础1的钢筋绑扎和模板搭设，并按设计位置布置固定若干根钢绞线7的穿管8；(b)浇筑风机基础1混凝土，一般强度为C35～40，按相关要求养护后进行拆模，并在顶部形成一圆环形凹槽11，凹槽11比底节塔筒段2底部内外宽200m左右；(c)清理圆环形凹槽11底部，保持清洁，测量各点水平度，以最高点为基准，对较低点用水泥砂浆进行抹面；(d)在底部放置钢筋3和若干调平装置5，再将钢格栅4放置在调平装置5的垫片54上；(e)通过调节螺母53调节垫片54，调好钢格栅4保证其水平度达到要求；(f)在凹槽11中浇筑高强灌浆料6，强度大于C60，并振捣确保浇筑密实，按要求养护；(g)进行上部塔筒(2)吊装，穿钢绞线7后进行预紧张拉。

参照图3、4，5、6、7，本发明提供的风机塔筒与基础的加强型连接结构的另一种实施方式如图3、4所示，同时也参照图5、6、7。本实施例以风机塔筒为钢结构塔筒的应用场合为例。

上述的凹槽11被替换为设置在风机基础1顶部的凸起的圆环12。在圆环11包括高强度灌浆料凝固体6，在高强度灌浆料凝固体6中预埋预应力锚栓9，通过应力锚栓9与底节塔筒段2的法兰边21可靠相连。所述圆环12的顶面宽度大于法兰边21的宽度。

所述凸起圆环12与风机基础1同心，钢筋3放置在凸起圆环的底部。所述钢格栅4具有多段，沿所述凸起圆环12均匀放置一圈。所述调平装置5包括支架、垫片54，所述支架的底部为支撑钢板51，通过支撑钢板51放置支撑在凹槽底面，在支撑钢板51上焊接设置螺杆52，所述螺杆52螺纹连接调平螺母53，所述垫片54设置孔而套入所述螺杆52，并由所述螺母53支撑，所述钢格栅4放置在所述垫片54上而处在所述加强型连接结构的顶部，每片钢格栅4至少被分配四个调平装置5，分别靠近钢格栅4的四角。钢格栅4和钢筋3的结构和前述实施例相同，其平面轮廓形状优选呈半径与所述凸起圆环12匹配的扇形，以便均匀布置在圆环12的顶面一圈。所述钢格栅4被开孔而避让所述预应力锚栓9。所述钢格栅4的径向宽度最好也大于所述法兰边21的径向厚度，使得底节塔筒段2坐落在钢格栅4的范围之上。

预应力锚栓9的下端固定在风机基础中，从高强度灌浆料凝固体6和钢格栅4中穿出，通过张拉并锚固在法兰边12上，实现塔筒2与风机基础1紧密相连。所述预应力锚栓9可以采用带热缩套的锚栓。

本实施例所述的钢结构风机塔筒与基础的加强型连接结构施工方法包括以下步骤，(a)先进行预应力锚栓9安装和固定，再对风机基础1钢筋进行绑扎和模板搭设；(b)浇筑风机基础1的混凝土，一般强度为C35～40，按相关要求养护后进行拆模；(c)清理风机基础的顶部，保证洁净，测量各点水平度，以最高点为基准，对较低点进行抹面；(d)在风机基础放置钢筋3和若干调平装置5，再将开孔后的钢格栅10放置在调平装置5的垫片上；(e)通过调节螺母53和调节垫片54等调好钢格栅4保证其水平度达到要求；(f)进行上部塔筒(2)吊装、支撑在钢格栅4上，并调平，浇筑高强灌浆料6，强度大于C60，振捣确保浇筑密实，按要求养护；(g)对预应力锚栓9进行张拉、及上端锚固。并在法兰边21与高强度灌浆料凝固体6的接缝处打密封胶7。

以上实施例中，图1、2所示的实施例也可用于钢结构塔筒的应用场合，图3、4所示的实施例也可用于底节塔筒为混凝土塔筒的应用场合。

以上实施例仅为本发明的一种较优技术方案，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的原理和本质情况下可以对实施例中的技术方案或参数进行修改或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种风机塔筒与基础的加强型连接结构，其特征在于：包括C60及以上的高强度浆料凝固体形成的圆环形结构主体、多个调平装置、钢格栅和钢筋，所述圆环形结构主体的直径和径向宽度与风机塔筒的底节塔筒段底端的直径和径向厚度匹配，所述圆环形结构主体设置在风机基础的顶部，在圆环形结构主体的底部设置所述钢筋，在圆环形结构主体内部设置多个调平装置，所述调平装置支撑在风机基础顶部，所述钢格栅设置在所述调平装置之上，并均匀布置在圆环形结构主体的顶部。

2.如权利要求1所述的一种风机塔筒与基础的加强型连接结构，其特征在于所述风机基础的顶部设置一圈平底圆环形凹槽，所述圆环形结构主体设置在平底圆环形凹槽中。

3.如权利要求1所述的一种风机塔筒与基础的加强型连接结构，其特征在于所述圆环形结构主体呈圆环形凸出设置在风机基础的顶部。

4.如权利要求1所述的一种风机塔筒与基础的加强型连接结构，其特征在于钢格栅是由扁钢条焊接成网格，其平面轮廓形状呈扇形。

5.根据权利要求1或2所述的一种风机塔筒与基础的加强型连接结构，其特征在于：所述调平装置由调节垫片、螺帽、螺杆、支撑钢板组成，螺栓设置在所述支撑钢板上，所述螺杆螺纹连接所述螺母，所述垫片设置孔而套入所述螺杆并由所述螺母支撑，所述钢格栅搁置在所述垫片上。

6.一种风机塔筒与基础的加强型连接结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤，(a)风机基础钢筋绑扎和模板搭设，并按设计位置布置固定若干根钢绞线的穿管；(b)浇筑风机基础混凝土，养护后进行拆模，形成一圆环形凹槽；(c)清理圆环形凹槽底部，保证洁净，测量各点水平度，以最高点为基准，对较低点用水泥砂浆进行抹面；(d)在凹槽底部放置权利要求1所述加强型连接结构的钢筋和若干调平装置，再将钢格栅放置在调平装置上；(e)调平钢格栅，使其水平度达到要求；(f)浇筑高强灌浆料，并振捣确保密实，按要求养护形成圆环形结构主体；(g)进行上部塔筒吊装及穿钢绞线，对钢绞线进行预紧张拉。

7.一种风机塔筒与基础的加强型连接结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤，(a)先进行预应力锚栓安装和固定，再对风机基础钢筋进行绑扎和模板搭设；(b)浇筑风机基础混凝土，养护后进行拆模；(c)清理风机基础顶面，保证洁净，测量各点水平度，以最高点为基准，对较低点用水泥砂进行抹面；(d)在风机基础顶部放置权利要求1所述加强型连接结构的钢筋和若干调平装置，再将开孔后的钢格栅放置在调平装置上；(e)调平钢格栅，使其水平度达到要求；(f)进行上部塔筒吊装并调平，浇筑高强灌浆料，并振捣确保密实，按要求养护形成圆环形结构主体；(g)对预应力锚栓进行张拉。

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