CN115059109A - 风电机组扩展式基础 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风电机组扩展式基础，属于陆上风力发电机组的基础施工技术领域。本发明包括混凝土台柱，混凝土台柱预埋有锚笼环，混凝土台柱的外周设置有环形结构的混凝土顶板和混凝土底板，混凝土顶板的外边缘和混凝土底板的外边缘通过混凝土外缘板固定连接成整体，混凝土台柱的外周面、混凝土顶板的底表面、混凝土底板的顶表面和混凝土外缘板的内周面围合形成封闭结构的填充腔，填充腔内设置有呈环形间隔分布的多个波形钢腹板，波形钢腹板的四周固定在混凝土结构主体内，波形钢腹板将填充腔分隔为多个碎石填充区，每个碎石填充区均填充满碎石。本发明减少了混凝土用量，避免了大体积混凝土施工质量难以控制的难题，提高了施工效率。

Description

风电机组扩展式基础
技术领域
本发明涉及一种风电机组扩展式基础，属于陆上风力发电机组的基础施工技术领域。
背景技术
风力发电能源是一种无污染、可再生的清洁能源。陆上风力发电技术成熟，发电量高、效率好。
风机机组塔架和基础连接可以采用预应力锚栓连接或者基础环连接。近年来随着大容量机组投产，基础环连接已经被淘汰。预应力锚栓连接件作为上下结构的传力部件，锚栓竖直贯穿整个混凝土基础结构，工作过程中主要受到拉应力，上部结构荷载通过锚笼环传递至混凝土基础底部，充分发挥了钢材抗拉、混凝土抗压的材料性能，避免了裂缝的产生，同时预应力锚栓的疲劳应力幅非常小、混凝土始终受压，抗疲劳性能较好。
风机机组塔筒高度很高，叶片长，风机运行时传递给基础的荷载很大。采用传统钢筋混凝土基础的工程量大，大体积混凝土浇筑质量难以控制，施工效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种便于施工、且能减少混凝土用量的风电机组扩展式基础。
为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：风电机组扩展式基础，包括混凝土台柱，混凝土台柱预埋有锚笼环，混凝土台柱的外周设置有混凝土顶板和混凝土底板，混凝土顶板和混凝土底板均呈环形布置，混凝土顶板的内边缘和混凝土底板的内边缘均与混凝土台柱固定连接成整体，混凝土顶板的外边缘和混凝土底板的外边缘通过混凝土外缘板固定连接成整体，混凝土台柱的外周面、混凝土顶板的底表面、混凝土底板的顶表面和混凝土外缘板的内周面围合形成封闭结构的填充腔，混凝土顶板相对于混凝土台柱的中心轴线倾斜布置，且使得混凝土顶板和混凝土底板在内边缘位置的间距大于两者在外边缘位置的间距，填充腔内设置有呈环形间隔分布的多个波形钢腹板，波形钢腹板将填充腔分隔为多个碎石填充区，每个碎石填充区均填充满碎石，每个波形钢腹板均竖向设置，波形钢腹板的内端固定在混凝土台柱内、外端固定在混凝土外缘板内，波形钢腹板的顶端固定在混凝土顶板内、底端固定在混凝土底板内。
进一步的是：混凝土顶板和混凝土底板均呈圆环形设置。
进一步的是：每个波形钢腹板均沿混凝土台柱的径向布置，且沿着混凝土台柱的外周均匀间隔分布。
进一步的是：波形钢腹板位于混凝土台柱内的部位焊接有多个栓钉连接件，波形钢腹板位于混凝土外缘板内的部位焊接有多个栓钉连接件。
进一步的是：混凝土顶板内的预埋钢筋包括固定在一起的多根顶部径向钢筋和多根顶部环向钢筋，混凝土底板内的预埋钢筋包括固定在一起的多根底部径向钢筋和多根底部环向钢筋。
进一步的是：每个波形钢腹板的底部设置有第一固定组件，第一固定组件与混凝土底板内的预埋钢筋固定连接。
进一步的是：第一固定组件包括穿孔钢筋和接合钢筋，接合钢筋沿波形钢腹板的长度方向设置，并焊接固定在波形钢腹板的底部两侧，接合钢筋与混凝土底板内的预埋钢筋固定连接，波形钢腹板的底部沿长度方向间隔设置有多个孔，穿孔钢筋从孔内穿过，穿孔钢筋的两端与混凝土底板内的预埋钢筋固定连接。
进一步的是：每个波形钢腹板的顶部设置有第二固定组件，第二固定组件与混凝土顶板内的预埋钢筋固定连接。
进一步的是：第二固定组件包括翼缘板、开孔钢板和穿孔钢筋，翼缘板沿波形钢腹板的长度方向水平设置，并焊接固定在波形钢腹板的顶端面，开孔钢板为沿翼缘板宽度方向间隔设置的多个，开孔钢板焊接固定在翼缘板的上表面，开孔钢板具有沿着波形钢腹板的长度方向间隔设置的多个开孔，穿孔钢筋从开孔内穿过，穿孔钢筋的两端与混凝土顶板内的预埋钢筋固定连接。
进一步的是：混凝土底板、混凝土外缘板和混凝土台柱的整体结构下方设置有垫层；碎石的容重不小于23kN/m3。
本发明的有益效果是：结构中的波形钢腹板主要承受剪力，波形钢腹板不同于型钢，厚度相比较薄，采用波形形状可以增加面外刚度，混凝土的内部空间主要采用碎石进行填充，可以增加基础自重，减少偏心距，碎石层同时作为混凝土顶板的底模板支撑，减少了混凝土用量，避免了大体积混凝土施工质量难以控制的难题，提高了施工效率。优选设置的栓钉连接件具有良好的抗剪和抗拔性能，能够加强台柱混凝土和波形钢腹板的连接。波形钢腹板顶部设置的第一固定组件、底部设置的第二固定组件能够与混凝土结构内的预埋钢筋连接为整体，共同受力，进一步提升结构可靠性。结构中的波形钢腹板、翼缘板和开孔钢板可以采用工厂预制，进一步提高施工的质量和效率。
附图说明
图1为本发明的平面示意图。
图2为图1的A-A立面示意图。
图3为本发明中的波形钢腹板及其固定组件结构示意图。
图4为本发明的基础立面钢筋图。
图5为本发明的棱台底面径环向钢筋展开图。
图中标记：锚笼环1，混凝土底板2，混凝土顶板3，混凝土外缘板4，混凝土台柱5，波形钢腹板6，翼缘板7，开孔钢板8，穿孔钢筋9，接合钢筋10，栓钉连接件11，碎石12，垫层13，顶部径向钢筋14，顶部环向钢筋15，底部径向钢筋16，底部环向钢筋17。
具体实施方式
为便于理解和实施本发明，选本发明的优选实施例结合附图作进一步说明。
如图1至图5所示，本发明包括混凝土台柱5，混凝土台柱5预埋有锚笼环1，混凝土台柱5的外周设置有混凝土顶板3和混凝土底板2，混凝土顶板3和混凝土底板2均呈环形布置，混凝土顶板3的内边缘和混凝土底板2的内边缘均与混凝土台柱5固定连接成整体，混凝土顶板3的外边缘和混凝土底板2的外边缘通过混凝土外缘板4固定连接成整体，混凝土台柱5的外周面、混凝土顶板3的底表面、混凝土底板2的顶表面和混凝土外缘板4的内周面围合形成封闭结构的填充腔，混凝土顶板3相对于混凝土台柱5的中心轴线倾斜布置，且使得混凝土顶板3和混凝土底板2在内边缘位置的间距大于两者在外边缘位置的间距，填充腔内设置有呈环形间隔分布的多个波形钢腹板6，波形钢腹板6将填充腔分隔为多个碎石填充区，每个碎石填充区均填充满碎石12，每个波形钢腹板6均竖向设置，波形钢腹板6的内端固定在混凝土台柱5内、外端固定在混凝土外缘板4内，波形钢腹板6的顶端固定在混凝土顶板3内、底端固定在混凝土底板2内。其中，锚笼环1位于混凝土台柱5中心并一起浇筑，形成整体受力的组合结构。锚笼环1的作用是通过预应力锚栓连接件来连接风机机组塔架，可参照现有技术实施。波形钢腹板6可直接利用波形钢板成品切割成设计尺寸，一般可在工厂预制。波形钢腹板6主要承受剪力，波形钢腹板6不同于型钢，厚度相比较薄，采用波形形状可以增加面外刚度，混凝土的内部空间主要采用碎石12进行填充，可以增加基础自重，减少偏心距，碎石层同时作为混凝土顶板的底模板支撑，减少了混凝土用量，避免了大体积混凝土施工质量难以控制的难题，提高了施工效率。为使得结构更可靠，碎石12应具有足够的容重，碎石12的容重优选为不小于23kN/m3。
为使得结构更可靠，并节约混凝土用量，混凝土顶板3和混凝土底板2均呈圆环形设置。
为使得结构更可靠，每个波形钢腹板6均沿混凝土台柱5的径向布置，且沿着混凝土台柱5的外周均匀间隔分布。
优选地，波形钢腹板6位于混凝土台柱5内的部位焊接有多个栓钉连接件11，波形钢腹板6位于混凝土外缘板4内的部位焊接有多个栓钉连接件11。栓钉连接件11在波形钢腹板6的端部应尽量均匀间隔设置，栓钉连接件11具有良好的抗剪和抗拔性能，能够加强波形钢腹板6和混凝土主体结构的连接。
为使得结构简单可靠，混凝土顶板3内的预埋钢筋包括固定在一起的多根顶部径向钢筋14和多根顶部环向钢筋15，混凝土底板2内的预埋钢筋包括固定在一起的多根底部径向钢筋16和多根底部环向钢筋17。
为使得结构更可靠，每个波形钢腹板6的底部设置有第一固定组件，第一固定组件与混凝土底板2内的预埋钢筋固定连接。第一固定组件可以是各种钢结构件，优选的方式为：第一固定组件包括穿孔钢筋9和接合钢筋10，接合钢筋10沿波形钢腹板6的长度方向设置，并焊接固定在波形钢腹板6的底部两侧，接合钢筋10与混凝土底板2内的预埋钢筋固定连接，波形钢腹板6的底部沿长度方向间隔设置有多个孔，穿孔钢筋9从孔内穿过，穿孔钢筋9的两端与混凝土底板2内的预埋钢筋固定连接。接合钢筋10、穿孔钢筋9可以是焊接固定，也可以是绑扎固定。
为使得结构更可靠，每个波形钢腹板6的顶部设置有第二固定组件，第二固定组件与混凝土顶板3内的预埋钢筋固定连接。第二固定组件可以是各种钢结构件，由于混凝土顶板3部位所受的拉力较大，本发明优选的方式为：第二固定组件包括翼缘板7、开孔钢板8和穿孔钢筋9，翼缘板7沿波形钢腹板6的长度方向水平设置，并焊接固定在波形钢腹板6的顶端面，开孔钢板8为沿翼缘板7宽度方向间隔设置的多个，开孔钢板8焊接固定在翼缘板7的上表面，开孔钢板8具有沿着波形钢腹板6的长度方向间隔设置的多个开孔，穿孔钢筋9从开孔内穿过，穿孔钢筋9的两端与混凝土顶板3内的预埋钢筋固定连接。其中的翼缘板7、开孔钢板8可在工厂预制，以提高施工效率。穿孔钢筋9的两端可以是焊接固定，也可以是绑扎固定。
为使得结构更可靠，在混凝土施工前，一般在混凝土底板2、混凝土外缘板4和混凝土台柱5的整体结构下方预先设置有垫层13。

Claims (10)

1.风电机组扩展式基础，包括混凝土台柱(5)，混凝土台柱(5)预埋有锚笼环(1)，其特征在于：混凝土台柱(5)的外周设置有混凝土顶板(3)和混凝土底板(2)，混凝土顶板(3)和混凝土底板(2)均呈环形布置，混凝土顶板(3)的内边缘和混凝土底板(2)的内边缘均与混凝土台柱(5)固定连接成整体，混凝土顶板(3)的外边缘和混凝土底板(2)的外边缘通过混凝土外缘板(4)固定连接成整体，混凝土台柱(5)的外周面、混凝土顶板(3)的底表面、混凝土底板(2)的顶表面和混凝土外缘板(4)的内周面围合形成封闭结构的填充腔，混凝土顶板(3)相对于混凝土台柱(5)的中心轴线倾斜布置，且使得混凝土顶板(3)和混凝土底板(2)在内边缘位置的间距大于两者在外边缘位置的间距，填充腔内设置有呈环形间隔分布的多个波形钢腹板(6)，波形钢腹板(6)将填充腔分隔为多个碎石填充区，每个碎石填充区均填充满碎石(12)，每个波形钢腹板(6)均竖向设置，波形钢腹板(6)的内端固定在混凝土台柱(5)内、外端固定在混凝土外缘板(4)内，波形钢腹板(6)的顶端固定在混凝土顶板(3)内、底端固定在混凝土底板(2)内。
2.如权利要求1所述的风电机组扩展式基础，其特征在于：混凝土顶板(3)和混凝土底板(2)均呈圆环形设置。
3.如权利要求1所述的风电机组扩展式基础，其特征在于：每个波形钢腹板(6)均沿混凝土台柱(5)的径向布置，且沿着混凝土台柱(5)的外周均匀间隔分布。
4.如权利要求1所述的风电机组扩展式基础，其特征在于：波形钢腹板(6)位于混凝土台柱(5)内的部位焊接有多个栓钉连接件(11)，波形钢腹板(6)位于混凝土外缘板(4)内的部位焊接有多个栓钉连接件(11)。
5.如权利要求1所述的风电机组扩展式基础，其特征在于：混凝土顶板(3)内的预埋钢筋包括固定在一起的多根顶部径向钢筋(14)和多根顶部环向钢筋(15)，混凝土底板(2)内的预埋钢筋包括固定在一起的多根底部径向钢筋(16)和多根底部环向钢筋(17)。
6.如权利要求1所述的风电机组扩展式基础，其特征在于：每个波形钢腹板(6)的底部设置有第一固定组件，第一固定组件与混凝土底板(2)内的预埋钢筋固定连接。
7.如权利要求6所述的风电机组扩展式基础，其特征在于：第一固定组件包括穿孔钢筋(9)和接合钢筋(10)，接合钢筋(10)沿波形钢腹板(6)的长度方向设置，并焊接固定在波形钢腹板(6)的底部两侧，接合钢筋(10)与混凝土底板(2)内的预埋钢筋固定连接，波形钢腹板(6)的底部沿长度方向间隔设置有多个孔，穿孔钢筋(9)从孔内穿过，穿孔钢筋(9)的两端与混凝土底板(2)内的预埋钢筋固定连接。
8.如权利要求1所述的风电机组扩展式基础，其特征在于：每个波形钢腹板(6)的顶部设置有第二固定组件，第二固定组件与混凝土顶板(3)内的预埋钢筋固定连接。
9.如权利要求8所述的风电机组扩展式基础，其特征在于：第二固定组件包括翼缘板(7)、开孔钢板(8)和穿孔钢筋(9)，翼缘板(7)沿波形钢腹板(6)的长度方向水平设置，并焊接固定在波形钢腹板(6)的顶端面，开孔钢板(8)为沿翼缘板(7)宽度方向间隔设置的多个，开孔钢板(8)焊接固定在翼缘板(7)的上表面，开孔钢板(8)具有沿着波形钢腹板(6)的长度方向间隔设置的多个开孔，穿孔钢筋(9)从开孔内穿过，穿孔钢筋(9)的两端与混凝土顶板(3)内的预埋钢筋固定连接。
10.如权利要求1至9中任意一项所述的风电机组扩展式基础，其特征在于：混凝土底板(2)、混凝土外缘板(4)和混凝土台柱(5)的整体结构下方设置有垫层(13)；碎石(12)的容重不小于23kN/m3。
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