CN115585100A - 抬高式塔筒基础、预制模块和风电塔筒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抬高式塔筒基础、预制模块风电塔筒，抬高式塔筒基础包括承台和若干桩基础，承台置于地平面上方并与地平面相抵，桩基础与承台的底部相连并向地平面下方延伸，位于地面上方的承台和插入土体中的桩基础，桩基础的设置很大程度上提高了承台的载荷承受力。承台包括底部环梁、顶部环梁和若干斜柱，斜柱的设置有助于分担塔筒本体向下传递至塔筒基础的载荷，进一步提高了塔筒基础的载荷承受力，增强了抬高式塔筒基础的结构强度，并且，由于承台具有一定的高度，因此可以在一定程度上提高风电塔筒的整体高度，从而使风机能够利用到更高处的能量更强的风能，有助于提高发电效率。

Description

抬高式塔筒基础、预制模块和风电塔筒

技术领域

本发明涉及风电基础领域，尤其是涉及一种抬高式塔筒基础、抬高式塔筒基础的预制模块和风电塔筒。

背景技术

风力发电是指把风的动能转为电能。风电能源是一种清洁无公害的可再生能源。风电场发电量高、风机运行稳定、制造技术成熟，近年来被广泛投入使用。风电塔筒属于高耸结构，高度一般较高，承受较大的水平和竖向荷载，基础位于风电塔筒的底部，用于承受上部塔筒本体和风机传来的巨大荷载，是保证风电机组安全性和正常运行的重要部件。并且随着超高塔筒的研发和应用，对塔筒基础的结构强度提出了更高的要求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种结构强度强的抬高式塔筒基础，以及这种抬高式塔筒基础的预制模块。

本发明的实施例还提出了一种具有上述抬高式塔筒基础的风电塔筒。

本发明实施例的抬高式塔筒基础，包括承台和若干桩基础，所述承台为锥筒状，所述承台置于地平面上方并与所述地平面相抵，所述桩基础与所述承台的底部相连并向地平面下方延伸，所述若干桩基础中的至少部分沿所述承台的周向间隔设置；所述承台包括底部环梁、顶部环梁和若干斜柱，所述底部环梁位于所述顶部环梁的下方，所述若干斜柱沿所述周向间隔设置，所述斜柱的顶部与所述顶部环梁相连，所述斜柱的底部与底部环梁相连，所述斜柱的顶部位于所述底部的内侧。

本发明实施例提供的抬高式塔筒基础包括位于地面上方的承台和插入土体中的桩基础，桩基础的设置很大程度上提高了承台的载荷承受力。承台中斜柱的设置，有助于分担塔筒本体向下传递至塔筒基础的载荷，进一步提高了塔筒基础的载荷承受力，增强了抬高式塔筒基础的结构强度，并且，由于承台具有一定的高度，因此可以在一定程度上提高风电塔筒的整体高度，从而使风机能够利用到更高处的能量更强的风能，有助于提高发电效率。

在一些实施例中，所述顶部环梁沿竖直方向在所述地平面上的投影位于所述底部环梁沿所述竖直方向的在所述地平面上的投影的内侧。

在一些实施例中，所述底部环梁包括若干支撑部和若干连梁，所述支撑部在内外方向上延伸，所述若干支撑部和所述若干连梁在所述周向上交替设置并依次相连。

在一些实施例中，所述支撑部与在内外方向上间隔排布的至少两个所述桩基础相连。

在一些实施例中，所述斜柱与所述支撑部的中部相连，所述支撑部的一部分位于所述斜柱的外侧，所述支撑部的另一部分位于所述斜柱的内侧。

在一些实施例中，抬高式塔筒基础还包括若干盖板，所述盖板与相邻两个所述斜柱相连，至少一个所述盖板上设有门洞。

本发明另一方面实施例提供了一种抬高式塔筒基础的预制模块，多个所述预制模块在周向上依次拼接组成上述任一项实施例所述的抬高式塔筒基础，所述预制模块包括底梁预制件、顶梁预制件、至少一个斜柱和至少一个桩基础，所述斜柱的顶部与所述顶梁预制件相连，所述斜柱的底部与所述底梁预制件相连，所述桩基础与所述底梁预制件的底端相连并向下延伸。

本发明另一方面实施例提供的风电塔筒包括：抬高式塔筒基础；和塔筒本体，所述塔筒本体设在所述抬高式塔筒基础的顶部并与所述顶部环梁相连。

在一些实施例中，所述斜柱与所述顶部环梁的外侧相连，所述顶部环梁设有用于锚固预应力筋的预应力孔道，和/或，所述顶部环梁设有用于锚固所述塔筒本体的锚栓孔。

在一些实施例中，风电塔筒还包括预应力筋，所述预应力筋对所述塔筒本体进行预应力张拉且其底端锚固于所述顶部环梁上。

在一些实施例中，所述预应力筋为体内预应力筋或体外预应力筋。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的抬高式塔筒基础的俯视图。

图2是本发明实施例一提供的抬高式塔筒基础的剖面图。

图3是本发明实施例二提供的抬高式塔筒基础的俯视图。

图4是本发明实施例二提供的抬高式塔筒基础的剖面图。

图5是本发明实施例三提供的抬高式塔筒基础的俯视图。

图6是本发明实施例三提供的抬高式塔筒基础的剖面图。附图标记：

风电塔筒100、抬高式塔筒基础1、承台11、底部环梁111、支撑部1111、连梁1112、顶部环梁112、斜柱113、桩基础12、盖板13、门洞131、塔筒本体2、地平面3、预应力筋4、锚栓5、连接板51。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面根据图1-图6描述本发明实施例提供的风电塔筒100和抬高式塔筒基础1。风电塔筒100包括抬高式塔筒基础1和塔筒本体2，塔筒本体2设在抬高式塔筒基础1的顶部，并与抬高式塔筒基础1的顶部相连。抬高式塔筒基础1作为风电塔筒的基础，起到支撑塔筒本体2的作用。

抬高式塔筒基础1包括承台11和若干桩基础12。承台11为锥筒状，承台11置于地平面3上方并与地平面3相抵，承台11的中心轴线与地平面3相互垂直。桩基础12的顶部与承台11的底部相连并向地平面3下方延伸，若干桩基础12中的至少部分沿承台11的周向间隔设置。也就是说，桩基础12与承台11相连并插入土体中，能够很大程度上提高承台11的载荷承受力，提高抬高式塔筒基础1的结构强度。在一些实施例中，全部桩基础12在承台11的周向上间隔设置，在另一些实施例中，桩基础12中的一部分在承台11的周向上间隔设置，并且桩基础12中的一部分可以在内外方向(远离和靠近承台11的中心轴线的方向)上间隔设置。

具体地，承台11包括底部环梁111、顶部环梁112和若干斜柱113，底部环梁111位于顶部环梁112的下方。若干斜柱113沿承台11的周向间隔设置，斜柱113的延伸方向与承台11的中心轴线之间具有一定夹角。斜柱113的顶部与顶部环梁112相连，斜柱113的底部与底部环梁111相连，斜柱113的顶部位于其底部的内侧。也就是说，斜柱113的顶部相比起底部更靠近承台11的中心轴线。斜柱113整体呈向下向外延伸的结构。

本发明实施例提供的抬高式塔筒基础包括位于地面上方的承台和插入土体中的桩基础，桩基础的设置很大程度上提高了承台的载荷承受力。承台中斜柱的设置，有助于分担塔筒本体向下传递至塔筒基础的载荷，进一步提高了塔筒基础的载荷承受力，增强了抬高式塔筒基础的结构强度，并且，由于承台具有一定的高度，因此可以在一定程度上提高风电塔筒的整体高度，从而使风机能够利用到更高处的能量更强的风能，有助于提高发电效率。

在一些实施例中，如图1、3和图5所示，顶部环梁112与底部环梁111的中心轴线重合，均沿竖直方向延伸。顶部环梁112沿竖直方向在地平面3上的投影位于底部环梁111沿竖直方向的在地平面3上的投影的内侧，即顶部环梁112的尺寸小于底部环梁111的尺寸。

具体地，如图1、3和图5所示，顶部环梁112沿竖直方向在地平面3上的投影的外缘位于底部环梁111沿竖直方向的在地平面3上的投影的外缘的内侧，即前者的最大尺寸小于后者的最大尺寸。并且，顶部环梁112沿竖直方向在地平面3上的投影的外缘位于底部环梁111沿竖直方向的在地平面3上的投影的内缘的内侧，即前者的最大尺寸小于后者的最大尺寸。

进一步地，如图1、3和图5所示，底部环梁111包括若干支撑部1111和若干连梁1112，支撑部1111在内外方向上延伸，若干支撑部1111和若干连梁1112在底部环梁111的周向上交替设置并依次相连。连梁1112起到连接两个相邻的支撑部1111的作用，由于支撑部1111在内外方向上延伸，其内端靠近底部环梁111的中心轴线，外端远离底部环梁111的中心轴线，连梁1112的一端与其中一个支撑部1111的侧面相连，另一端与另一个支撑部1111的侧面相连。支撑部1111主要起到支撑的作用。

底部环梁111的底端面与地平面3相抵。在一些实施例中，如图2、4和6所示，支撑部1111的底端面与连梁1112的底端面平齐，均与地平面3相抵。支撑部1111的设置增大了底部环梁111与地平面3的接触面积，提高了抬高式塔筒基础1在径向上的载荷支撑能力。

进一步地，支撑部1111还具有连接桩基础12的作用，即桩基础12的顶部与支撑部1111的底端面相连。为了进一步提高抬高式塔筒基础1的结构强度和刚度，桩基础12中的一部分在内外方向上间隔设置，即桩基础12可以在内外方向上被设置为多层，从而增强抬高式塔筒基础1在径向上的载荷支撑能力。支撑部1111与在内外方向上间隔排布的至少两个桩基础12相连。

在图2、4和6所示的实施例中，每个支撑部1111与两个在内外方向上间隔排布桩基础12相连，即在这些实施例中，桩基础12被分为两组，每组桩基础12中包括与支撑部1111数量相同的多个桩基础12，每组桩基础12中的多个桩基础12在周向上间隔设置，两组桩基础12在内外方向上间隔设置。当然在其他实施例中，支撑部1111还可以与在内外方向上间隔排布的三个及三个以上的桩基础12相连。并且，不同支撑部1111还可以与不同数量的桩基础12相连，例如支撑部1111可以与两个桩基础12相连，还可以与三个桩基础相连12。

在一些实施例中，斜柱113与支撑部1111的中部相连，支撑部1111的一部分位于斜柱113的外侧，支撑部1111的另一部分位于斜柱113的内侧。如图2、4和6所示，斜柱113的底部与支撑部1111的顶端面的中部相连，从而使抬高式塔筒基础1的结构能够更加稳定，当载荷通过斜柱113向下传递时，支撑部1111可以起到更强的支撑作用，提高了塔筒基础的结构强度和刚度。

进一步地，如图2所示，斜柱113的底部(与支撑部1111)相连的位置处的尺寸与其他位置相比更大，从而使得斜柱113与支撑部1111的连接关系更加稳定。

可选地，斜柱113与地平面3之间的夹角为50°-70°。

优选地，如图2、4和6所示，斜柱113与地平面3之间的夹角为60°。

在一些实施例中，如图1、3和5所示，由于斜柱113之间间隔设置，为了避免为了地平面3上方的抬高式塔筒基础1内部进入杂物，抬高式塔筒基础1还包括若干盖板13，盖板13与相邻两个斜柱113相连，至少一个盖板13上设有门洞131。也就是说，盖板13覆盖相邻两个斜柱113之间的缝隙，从而将承台11内部限定出的空间与外界隔离。为了方便维修，盖板13上设置有供工人和设备进出的门洞131，门洞131靠近盖板13的底部设置。可以理解的是，为了与斜柱113的结构适配，盖板13倾斜设置。

顶部环梁112与塔筒本体2的底部相连。如图1-图6所示，斜柱113与顶部环梁112的外侧相连，从而使得顶部环梁112相对斜柱113向内突出。

在一些实施例中，风电塔筒100还包括预应力筋4，预应力筋4用于对塔筒本体2进行预应力张拉，顶部环梁112还具有用于锚固风电塔筒100的预应力筋4的作用。

作为示例，在图1-图4所示的实施例中，顶部环梁112设有用于锚固预应力筋4的预应力孔道，预应力筋4向下穿过顶部环梁112上的预应力孔道并锚固在顶部环梁112的底端。并且，预应力孔道为多个，多个预应力孔道在顶部环梁112的周向上间隔设置。

具体地，在图1和图2所示的实施例一中，预应力筋4为体外预应力筋，即采用预应力筋23对塔筒本体2进行了体外预应力张拉，预应力筋4位于塔筒本体2的内侧。在图3和图4所示的实施例二中，预应力筋4为体内预应力筋，即可以采用预应力筋4对塔筒本体2进行体内预应力张拉，预应力筋4穿设与塔筒本体2的壁中。

在图5和图6所示的实施例三中，顶部环梁112设有用于锚固塔筒本体2的锚栓孔，塔筒本体2的底端设有连接板51，锚栓5依次穿过连接板51和顶部环梁112的锚栓孔并进行锚固后，实现将塔筒本体2与顶部环梁112相连。在图5和图6所示的实施例中，连接板51位T型板，锚栓孔设置为两排，一排锚栓孔在内外方向上位于塔筒本体2的内侧，另一排锚栓孔在内外方向上位于塔筒本体2的外侧。塔筒本体2与顶部环梁112通过内外两排锚栓5进行锚固，提高了连接关系的可靠性，增强了风电塔筒100的结构强度和刚度。

当然在一些实施例中，顶部环梁112既可以设有预应力孔道，也可以设置有锚栓孔。

本发明实施例还提出了一种抬高式塔筒基础1的预制模块。多个预制模块在周向上依次拼接组成上述任一项实施例中所述的抬高式塔筒基础1，预制模块包括底梁预制件、顶梁预制件、至少一个斜柱113和至少一个桩基础12，斜柱113的顶部与顶梁预制件相连，斜柱113的底部与底梁预制件相连，桩基础12与底梁预制件的底端相连并向下延伸。也就是说，先通过制备出的多个预制模块，将预制模块输送至现场进行拼接，以安装完成抬高式塔筒基础1，运输成本和制备难度大大降低。

预制模块的底梁预制件首尾相连拼接形成底部环梁111，预制模块的顶梁预制件首尾相连拼接形成顶部环梁112。用于组成抬高式塔筒基础1的预制模块的数量可以根据现场需要设置，本发明对此不作限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种抬高式塔筒基础，其特征在于，包括承台和若干桩基础，所述承台为锥筒状，所述承台置于地平面上方并与所述地平面相抵，所述桩基础与所述承台的底部相连并向地平面下方延伸，所述若干桩基础中的至少部分沿所述承台的周向间隔设置；

所述承台包括底部环梁、顶部环梁和若干斜柱，所述底部环梁位于所述顶部环梁的下方，所述若干斜柱沿所述周向间隔设置，所述斜柱的顶部与所述顶部环梁相连，所述斜柱的底部与底部环梁相连，所述斜柱的顶部位于所述底部的内侧。

2.根据权利要求1所述的抬高式塔筒基础，其特征在于，所述顶部环梁沿竖直方向在所述地平面上的投影位于所述底部环梁沿所述竖直方向的在所述地平面上的投影的内侧。

3.根据权利要求1所述的抬高式塔筒基础，其特征在于，所述底部环梁包括若干支撑部和若干连梁，所述支撑部在内外方向上延伸，所述若干支撑部和所述若干连梁在所述周向上交替设置并依次相连。

4.根据权利要求3所述的抬高式塔筒基础，其特征在于，所述支撑部与在内外方向上间隔排布的至少两个所述桩基础相连。

5.根据权利要求3所述的抬高式塔筒基础，其特征在于，所述斜柱与所述支撑部的中部相连，所述支撑部的一部分位于所述斜柱的外侧，所述支撑部的另一部分位于所述斜柱的内侧。

6.根据权利要求1-5任一项所述的抬高式塔筒基础，其特征在于，还包括若干盖板，所述盖板与相邻两个所述斜柱相连，至少一个所述盖板上设有门洞。

7.一种抬高式塔筒基础的预制模块，其特征在于，多个所述预制模块在周向上依次拼接组成根据权利要求1-6中任一项所述的抬高式塔筒基础，所述预制模块包括底梁预制件、顶梁预制件、至少一个斜柱和至少一个桩基础，所述斜柱的顶部与所述顶梁预制件相连，所述斜柱的底部与所述底梁预制件相连，所述桩基础与所述底梁预制件的底端相连并向下延伸。

8.一种风电塔筒，其特征在于，包括：抬高式塔筒基础，所述抬高式塔筒基础为根据权利要求1-6中任一项所述的抬高式塔筒基础；塔筒本体，所述塔筒本体设在所述抬高式塔筒基础的顶部并与所述顶部环梁相连。

9.根据权利要求8所述的风电塔筒，其特征在于，所述斜柱与所述顶部环梁的外侧相连，所述顶部环梁设有用于锚固预应力筋的预应力孔道，和/或，所述顶部环梁设有用于锚固所述塔筒本体的锚栓孔。

10.根据权利要求8或9所述的风电塔筒，其特征在于，还包括预应力筋，所述预应力筋对所述塔筒本体进行预应力张拉且其底端锚固于所述顶部环梁上。

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