CN115341568B - 一种风电机组预应力基础结构及其施工工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风电机组预应力基础结构及其施工工艺方法，包括混凝土基座，所述混凝土基座为圆台型，所述混凝土基座内设置有预应力笼体结构，所述混凝土基座上部开设有检修孔，所述铰接盘轴心处开设有与检修孔贯通的通孔，所述拱形梁两侧开设有若干间隔均匀设置的拉索孔，相邻的所述拱形梁之间通过拉索孔交叉式穿设有预应力拉索，若干所述拱形梁上还固定安装有径向支撑轴，本发明通过在拱形梁之间设置预应力拉索，从而形成密集且各处分布均匀的交叉辐条式预应力牵拉结构，不仅能够有效对来自塔筒轴向的下压力进行预应力支撑，还能够对来自塔筒径向的推动力形成有效的支撑，混凝土基座的抗压强度更高，进一步保证了塔筒风电机组运行的稳定性。

Description

一种风电机组预应力基础结构及其施工工艺方法

技术领域

本发明涉及风电基座技术领域，具体为一种风电机组预应力基础结构及其施工工艺方法。

背景技术

现有技术中公开号为“CN107829444B”的一种风电机组预应力基础结构，涉及风电机组的基础结构领域，解决大型风电机组采用现有的梁板式风电机组基础结构，主梁的配筋率明显增加，不仅增加成本，而且钢筋间距小，不利于施工操作，影响结构混凝土安全性的问题，上述装置采用的技术方案是：风电机组预应力基础结构，为梁板式，包括基础底板，基础底板中部为台柱，台柱内设置检修孔，台柱周围均布发散状的主梁，在主梁内设置预应力钢索代替原本的纵筋，基础结构混凝土主要为预应力混凝土，预应力钢索采用后张拉法张拉，通过检修孔，可进入基础进行预应力钢索的检修工作，通过引入预应力混凝土的理念，降低用钢量，节约成本，便于施工，保证浇筑质量，且便于检修。

但是上述该风电机组预应力基础结构在使用过程中仍然存在较为明显的缺陷：1、上述装置仅仅通过在主梁内设置预应力钢索，由于主梁排布较为稀疏且相邻主梁之间的间隙较大，因此预应力钢索的设置难以保证整体结构各个部分均能有效进行预应力支撑；2、上述装置仅仅能够实现对塔筒轴向力的预应力支撑效果，由于塔筒顶端的风电机组在迎风运动过程中会产生较大的径向力，若仅仅通过延伸与主梁内的预应力钢索设置无法起到有效的径向力支撑，进而无法保证塔筒运动的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风电机组预应力基础结构及其施工工艺方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种风电机组预应力基础结构，包括混凝土基座，所述混凝土基座为圆台型，所述混凝土基座内设置有预应力笼体结构，所述混凝土基座上部开设有检修孔，所述混凝土基座内部开设有与检修孔连通的检修空间；

所述预应力笼体结构包括环形阵列设置的若干笼架基座，若干所述笼架基座通过桩基固定设置于坑基内部，若干所述笼架基座处于同一水平高度，若干所述笼架基座均通过第一铰接轴与拱形梁活动连接，若干所述拱形梁远离笼架基座一端均通过第二铰接轴与同一铰接盘活动连接，所述铰接盘轴心处开设有与检修孔贯通的通孔，所述拱形梁两侧开设有若干间隔均匀设置的拉索孔，相邻的所述拱形梁之间通过拉索孔交叉式穿设有预应力拉索，若干所述拱形梁上还固定安装有径向支撑轴，所述径向支撑轴上套设有伸缩式支撑杆，所述伸缩式支撑杆远离径向支撑轴一端延伸出混凝土基座与塔筒外固定安装的连接轴活动连接，所述塔筒固定安装在混凝土基座上。

优选的，所述笼架基座的数量N≥6。

优选的，所述预应力拉索包括光杆段和两端开设的丝杆段，两端的所述丝杆段穿过拱形梁开设的拉索孔螺纹安装在拉索螺栓上。

优选的，所述伸缩式支撑杆包括上下两端设置的螺纹段及将其螺纹连接的螺纹伸缩套，所述螺纹伸缩套旋转带动两侧的螺纹段相向或相离运动。

优选的，所述伸缩式支撑杆上均安装有压力传感器，若干所述压力传感器通过连接线与塔筒内部供电系统电性连接，所述压力传感器用以对各个伸缩式支撑杆的压力变化状况进行实时监测。

一种风电机组预应力基础施工方法，采用上述的风电机组预应力基础结构，包括以下步骤：

步骤一：通过打桩机将笼架基座按照环形阵列式方式打入预先开挖的坑基底部，并保持各个笼架基座处于同一水平高度；

步骤二：将拱形梁通过第一铰接轴安装于笼架基座上，并通过第二铰接轴将若干拱形梁连接于同一铰接盘上，完成后通过在各个拱形梁之间安装预应力拉索，通过不断调节预应力拉索的牵拉力度，使得若干拱形梁之间形成交叉辐条式牵拉结构；

步骤三：将伸缩式支撑杆通过径向支撑轴连接在拱形梁上，并对成型的预应力笼体结构进行混凝土浇筑形成混凝土基座，在混凝土浇筑过程中对径向支撑轴所在区域预留活动孔，待混凝土固化后，将塔筒固定安装在混凝土基座上，此时通过将伸缩式支撑杆与塔筒上的连接轴进行连接，并通过旋转螺纹伸缩套调节各个伸缩式支撑杆的支撑力度，使得各个方向的伸缩式支撑杆的支撑力度保持一致；

步骤四：对径向支撑轴所在区域预留的活动孔进行混凝土填充浇筑。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过在拱形梁之间设置预应力拉索，从而形成密集且各处分布均匀的交叉辐条式预应力牵拉结构，保证了混凝土基座内各个位置均能有效进行预应力支撑，相较于现有技术中在混凝土基座内编织钢筋笼式结构而言，混凝土基座的抗压强度更高；

2、本发明不仅能够有效对来自塔筒轴向的下压力进行预应力支撑，还能够对来自塔筒径向的推动力形成有效的支撑，使得该预应力笼体结构能够同时对轴向和径向力进行有效抵消，进一步保证了塔筒风电机组运行的稳定性。

本发明通过在拱形梁之间设置预应力拉索，从而形成密集且各处分布均匀的交叉辐条式预应力牵拉结构，不仅能够有效对来自塔筒轴向的下压力进行预应力支撑，还能够对来自塔筒径向的推动力形成有效的支撑，混凝土基座的抗压强度更高，进一步保证了塔筒风电机组运行的稳定性。

附图说明

图1为本发明的预应力笼体结构示意图；

图2为本发明的预应力拉索安装结构示意图；

图3为本发明的混凝土基座剖视结构示意图；

图4为本发明的预应力拉索结构示意图。

图中：1混凝土基座、2预应力笼体结构、3检修孔、4检修空间、5笼架基座、6桩基、7第一铰接轴、8拱形梁、9第二铰接轴、10铰接盘、11通孔、12拉索孔、13预应力拉索、14径向支撑轴、15伸缩式支撑杆、16塔筒、17连接轴、18光杆段、19丝杆段、20拉索螺栓、21螺纹段、22螺纹伸缩套、23压力传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：

实施例一：

一种风电机组预应力基础结构，包括混凝土基座1，混凝土基座1为圆台型，混凝土基座1内设置有预应力笼体结构2，混凝土基座1上部开设有检修孔3，混凝土基座1内部开设有与检修孔3连通的检修空间4；

预应力笼体结构2包括环形阵列设置的若干笼架基座5，若干笼架基座5通过桩基6固定设置于坑基内部，若干笼架基座5处于同一水平高度，若干笼架基座5均通过第一铰接轴7与拱形梁8活动连接，若干拱形梁8远离笼架基座5一端均通过第二铰接轴9与同一铰接盘10活动连接，铰接盘10轴心处开设有与检修孔3贯通的通孔11，拱形梁8两侧开设有若干间隔均匀设置的拉索孔12，相邻的拱形梁8之间通过拉索孔12交叉式穿设有预应力拉索13，若干拱形梁8上还固定安装有径向支撑轴14，径向支撑轴14上套设有伸缩式支撑杆15，伸缩式支撑杆15远离径向支撑轴14一端延伸出混凝土基座1与塔筒16外固定安装的连接轴17活动连接，塔筒16固定安装在混凝土基座1上。

在该实施例中，预应力笼体结构2作为本申请的主要技术特征，其在安装以及编织过程中通过预应力拉索13的牵拉形成交叉辐条式牵拉结构，其原理类似于辐条的自行车的车轮结构，通过预应力拉索13能保证各个部分受力均匀且形成一定的结构强度，相较于传统的钢精编织结构，其各组分之间的牵制力更强，进而保证了预应力笼体结构2较高的结构强度，预应力笼体结构2安装完成后，通过浇筑混凝土的方式将预应力笼体结构2进行嵌入包裹，进而保证了该混凝土基座1较高的结构强度，混凝土基座1上预留有检修孔3和检修空间4，工作人员可通过检修孔3进入检修空间4内部，从而对混凝土基座1进行定期检查；

预应力笼体结构2包括笼架基座5、拱形梁8、铰接盘10、伸缩式支撑杆15、预应力拉索13以及将上述结构连接的连接组件，笼架基座5通过桩基6固定设置于坑基内部，提高了该预应力笼体结构2的锚定力，拱形梁8通过向上拱起的方式进行安装，并通过预应力拉索13将相邻的拱形梁8进行牵拉，通过相互强拉的方式提高整体的结构强度，本实施例中的笼架基座5的数量N≥6，进一步，通过8个笼架基座5以及与其连接的拱形梁8设置，能够形成强度足够高的预应力笼体结构2。

实施例二：

在该实施例中，预应力拉索13包括光杆段18和两端开设的丝杆段19，两端的丝杆段19穿过拱形梁8开设的拉索孔12螺纹安装在拉索螺栓20上，在该实施例中，预应力拉索13通过两端拉索螺栓20的旋转从而将预应力拉索13进行牵拉，利用预应力拉索13之间的相互牵拉从而使得预应力拉索13内部产生足够的预应力，并通过钢索之间的交叉设置形成整体的预应力网络。

实施例三：

在该实施例中，伸缩式支撑杆15包括上下两端设置的螺纹段21及将其螺纹连接的螺纹伸缩套22，螺纹伸缩套22旋转带动两侧的螺纹段21相向或相离运动，通过螺纹伸缩套22的旋转调节伸缩式支撑杆15的伸缩长度，并使将各个伸缩式支撑杆15的牵拉力度保持一致，从而观察在后期塔筒电机运转过程中各个螺纹伸缩套22的受力变化，通过该受力变化能预先推测出混凝土基座1内的应力变化，从而起到预警作用。

实施例四：

在该实施例中，伸缩式支撑杆15上均安装有压力传感器23，若干压力传感器23通过连接线与塔筒16内部供电系统电性连接，压力传感器23用以对各个伸缩式支撑杆15的压力变化状况进行实时监测，通过压力传感器23实时显示各个伸缩式支撑杆15的牵拉力度数值，并通过将各个压力传感器23的数值向控制中心进行回传，从而能够及时发现塔筒风机在运动过程中的问题，保证了塔筒风机的正常工作

一种风电机组预应力基础施工方法，采用上述的风电机组预应力基础结构，包括以下步骤：

步骤一：通过打桩机将笼架基座5按照环形阵列式方式打入预先开挖的坑基底部，并保持各个笼架基座5处于同一水平高度；

步骤二：将拱形梁8通过第一铰接轴7安装于笼架基座5上，并通过第二铰接轴9将若干拱形梁8连接于同一铰接盘10上，完成后通过在各个拱形梁8之间安装预应力拉索13，通过不断调节预应力拉索13的牵拉力度，使得若干拱形梁8之间形成交叉辐条式牵拉结构；

步骤三：将伸缩式支撑杆15通过径向支撑轴14连接在拱形梁8上，并对成型的预应力笼体结构2进行混凝土浇筑形成混凝土基座1，在混凝土浇筑过程中对径向支撑轴14所在区域预留活动孔，待混凝土固化后，将塔筒16固定安装在混凝土基座1上，此时通过将伸缩式支撑杆15与塔筒16上的连接轴17进行连接，并通过旋转螺纹伸缩套22调节各个伸缩式支撑杆15的支撑力度，使得各个方向的伸缩式支撑杆15的支撑力度保持一致；

步骤四：对径向支撑轴14所在区域预留的活动孔进行混凝土填充浇筑。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种风电机组预应力基础结构，包括混凝土基座（1），其特征在于：所述混凝土基座（1）为圆台型，所述混凝土基座（1）内设置有预应力笼体结构（2），所述混凝土基座（1）上部开设有检修孔（3），所述混凝土基座（1）内部开设有与检修孔（3）连通的检修空间（4）；

所述预应力笼体结构（2）包括环形阵列设置的笼架基座（5），所述笼架基座（5）的数量N≥6，若干所述笼架基座（5）通过桩基（6）固定设置于坑基内部，若干所述笼架基座（5）处于同一水平高度，若干所述笼架基座（5）均通过第一铰接轴（7）与拱形梁（8）活动连接，若干所述拱形梁（8）远离笼架基座（5）一端均通过第二铰接轴（9）与同一铰接盘（10）活动连接，所述铰接盘（10）轴心处开设有与检修孔（3）贯通的通孔（11），所述拱形梁（8）两侧开设有若干间隔均匀设置的拉索孔（12），相邻的所述拱形梁（8）之间通过拉索孔（12）交叉式穿设有预应力拉索（13），若干所述拱形梁（8）上还固定安装有径向支撑轴（14），所述径向支撑轴（14）上套设有伸缩式支撑杆（15），所述伸缩式支撑杆（15）远离径向支撑轴（14）一端延伸出混凝土基座（1）与塔筒（16）外固定安装的连接轴（17）活动连接，所述塔筒（16）固定安装在混凝土基座（1）上。

2.根据权利要求1所述的一种风电机组预应力基础结构，其特征在于：所述预应力拉索（13）包括光杆段（18）和两端开设的丝杆段（19），两端的所述丝杆段（19）穿过拱形梁（8）开设的拉索孔（12）螺纹安装在拉索螺栓（20）上。

3.根据权利要求1或2所述的一种风电机组预应力基础结构，其特征在于：所述伸缩式支撑杆（15）包括上下两端设置的螺纹段（21）及将其螺纹连接的螺纹伸缩套（22），所述螺纹伸缩套（22）旋转带动两侧的螺纹段（21）相向或相离运动。

4.根据权利要求3所述的一种风电机组预应力基础结构，其特征在于：所述伸缩式支撑杆（15）上均安装有压力传感器（23），若干所述压力传感器（23）通过连接线与塔筒（16）内部供电系统电性连接，所述压力传感器（23）用以对各个伸缩式支撑杆（15）的压力变化状况进行实时监测。

5.一种风电机组预应力基础施工方法，采用权利要求3-4任意一项所述的风电机组预应力基础结构，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：通过打桩机将笼架基座（5）按照环形阵列式方式打入预先开挖的坑基底部，并保持各个笼架基座（5）处于同一水平高度；

步骤二：将拱形梁（8）通过第一铰接轴（7）安装于笼架基座（5）上，并通过第二铰接轴（9）将若干拱形梁（8）连接于同一铰接盘（10）上，完成后通过在各个拱形梁（8）之间安装预应力拉索（13），通过不断调节预应力拉索（13）的牵拉力度，使得若干拱形梁（8）之间形成交叉辐条式牵拉结构；

步骤三：将伸缩式支撑杆（15）通过径向支撑轴（14）连接在拱形梁（8）上，并对成型的预应力笼体结构（2）进行混凝土浇筑形成混凝土基座（1），在混凝土浇筑过程中对径向支撑轴（14）所在区域预留活动孔，待混凝土固化后，将塔筒（16）固定安装在混凝土基座（1）上，此时通过将伸缩式支撑杆（15）与塔筒（16）上的连接轴（17）进行连接，并通过旋转螺纹伸缩套（22）调节各个伸缩式支撑杆（15）的支撑力度，使得各个方向的伸缩式支撑杆（15）的支撑力度保持一致；

步骤四：对径向支撑轴（14）所在区域预留的活动孔进行混凝土填充浇筑。