CN209397621U - 一种基于组合结构的风电塔筒基础环肋梁式基础 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于组合结构的风电塔筒基础环肋梁式基础，涉及陆上风力发电技术领域。该体系包括基础环、圆形混凝土底板、变截面H形钢肋梁、中空混凝土台柱、栓钉和方钢抗剪连接件。所述的基础环与上部风电机塔筒连接，去掉传统基础环所需要的穿孔钢筋，改用工厂预制焊接栓钉，利用栓钉良好的抗剪和抗拔性能，使基础环与基础混凝土形成有效连接，显著降低了现场钢筋穿孔的施工难度。所述的变截面H形钢肋梁通过抗剪连接件与基础底板和台柱连接，形成组合结构受力体系，充分发挥两种材料受力特性，能抵抗上部荷载产生的较大内力。该基础体系可以用于圆形扩展基础，或桩基础的圆形承台，现场施工效率高，且节省材料，具有非常好的工程应用前景。

Description

一种基于组合结构的风电塔筒基础环肋梁式基础

技术领域

本实用新型涉及陆上风力发电技术领域。

背景技术

风电能源是一种无污染、可再生的清洁能源。陆上风电场发电量高、风机运行稳定、制造技术成熟，近年来被广泛投入使用。

风机上部钢塔筒与基础可以通过预应力锚栓或基础环进行连接。其中预应力锚栓造价相对较高，基础环造价较低，需要配合穿孔钢筋，加强与基础混凝土部分的连接，防止基础环在较大上部荷载作用下发生与混凝土的连接破坏。穿但孔钢筋排列密集、数量较多，造成现场施工不便，且钢筋抗剪性能一般，所需锚固长度较长，材料用量较大。因此，为了减小施工难度，降低材料用量，需要对基础环与基础混凝土的加强连接方式提出改进和优化，充分发挥基础环的工程优势。

风机塔筒的高度一般较高，传递给基础的荷载较大，故传统钢筋混凝土基础体量大，混凝土用量多，钢筋间距密，混凝土不易浇筑，现场施工效率低，所以有必要结合风机基础的受力特点对其结构体系进行改进和创新。

发明内容

本实用新型提出一种基于组合结构的风电塔筒基础环肋梁式基础：去掉传统基础环所需要的穿孔钢筋，改用工厂预制焊接栓钉，利用栓钉良好的抗剪性能，保证基础环与基础承台混凝土的有效连接，降低了现场钢筋穿孔的施工难度，提高了施工速度，降低了材料用量；采用变截面H形钢肋梁，通过抗剪连接件与基础底板和台柱连接，形成组合结构受力体系，充分发挥两种材料的受力特性，能抵抗上部荷载产生的较大内力，同时避免了现浇钢筋混凝土肋梁所需的变截面支模、大量绑扎钢筋等复杂工序；混凝土台柱采用中空构造，进一步节约了材料用量，同时便于施工。该基础体系可以用于圆形扩展基础，或桩基础的圆形承台，现场施工效率高，具有非常好的工程应用前景。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于组合结构的风电塔筒基础环肋梁式基础，该体系包含基础环、栓钉、圆形混凝土底板、变截面H形钢肋梁、混凝土台柱、方钢抗剪连接件等。

基础环下部与混凝土底板一起浇筑，并通过沿环向布置的栓钉加强连接。

变截面H形钢肋梁根据上部荷载大小可选用两种截面构造：上翼缘为钢板或钢管混凝土。肋梁通过沿下翼缘布置的栓钉与混凝土底板(3)连接。端部伸入混凝土台柱并焊接端板，通过栓钉和方钢两种抗剪连接件与混凝土连接，形成组合结构受力体系。

混凝土台柱采用中空构造，去掉距中心一定范围内的混凝土。台柱中配有环向钢筋，沿台柱高度方向布置数层，在台柱顶面、基础环高度范围内和栓钉附近适当加密其间距。

本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)栓钉良好的抗剪和抗拔性能，能加强基础环和台柱混凝土的连接，防止在上部较大荷载下基础环被拔出或与混凝土发生法向分离；抗力相同时，栓钉的材料用量低于钢筋，相比传统的穿孔钢筋施工方式，显著降低用钢量；栓钉可以预先在工厂中焊接到基础环上，相比传统基础环现场钢筋穿孔施工，极大地降低了施工难度，并能更好地保证施工质量。

(2)在基础中采用组合结构体系：变截面H形钢肋梁具有良好的抗弯、抗拉性能，通过沿下翼缘布置的栓钉与混凝土底板连接，使两者成为整体共同工作，充分发挥了两种材料的特性；肋梁端部伸入混凝土台柱并焊接端板，端板上同时焊接栓钉和方钢两种抗剪连接件，减小钢材与混凝土交界面的滑移，使各肋梁变形一致，防止基础不均匀变形；现场施工方便，显著提高施工效率。

(3)混凝土台柱采用中空构造，去掉距中心一定范围内的混凝土，节省了材料用量，同时设备埋管、接地施工更加方便。

附图说明

图1为本实用新型的整体示意图(基础平面图、剖面图)；

图2为本实用新型中经过栓钉优化后的基础环示意图；

图3为本实用新型中变截面H形钢肋梁与混凝土台柱的连接示意图；

图4为本实用新型中变截面H形钢肋梁的两种截面构造示意图；

图中：1-基础环、2-栓钉、3-混凝土底板、4-垫层、5-环向钢筋、6-变截面H形钢肋梁、7-中空混凝土台柱、8-纵向加劲肋、9-端板、10-方钢、11-矩形钢板、12-四边形钢板、13-钢管混凝土

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型作进一步描述。

如图1所示，一种基于组合结构的风电塔筒基础环肋梁式基础，该体系包含基础环(1)、栓钉(2)、圆形混凝土底板(3)、变截面H形钢肋梁(6)、混凝土台柱(7)等。基础环(1)下部与混凝土底板(3)一起浇筑，并通过沿环向布置的栓钉(2)加强连接。混凝土底板下设垫层(4)。变截面H形钢肋梁(6)通过沿下翼缘布置的栓钉(2)与混凝土底板(3)连接。肋梁腹板设置纵向加劲肋(8)，梁端部伸入混凝土台柱(7)。混凝土台柱(7)采用中空构造，去掉距中心一定范围内的混凝土。台柱中配有环向钢筋(5)，沿台柱高度方向布置数层，在基础环高度范围内和栓钉附近适当加密其间距。

如图2所示，栓钉(2)焊接在基础环(1)外侧，沿其环向和高度方向均匀布置。现场施工时基础环与基础混凝土部分一起浇筑。

如图3所示，变截面H形钢肋梁(6)通过沿下翼缘布置的栓钉(2)与混凝土底板连接。梁端部伸入混凝土台柱(7)并焊接端板(9)，端板上同时焊接栓钉(2)和方钢(10)两种抗剪连接件，通过抗剪连接件与混凝土有效连接。

如图4所示，H形钢肋梁可选用两种截面构造：上翼缘为矩形钢板(11)或钢管混凝土(13)。腹板为四边形钢板(12)，下翼缘为矩形钢板(11)。各部分通过焊接连接。

本实用新型提供了一种基于组合结构的风电塔筒基础环肋梁式基础。该基础体系充分发挥了组合结构的优势，受力合理，降低了现场施工难度，减少了材料用量，提高了施工效率，具有非常好的工程应用前景。

以上所述仅仅是本实用新型的优选实施方案，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方案。在本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干修改、补充或改用类似方式替代，这些也应视作本实用新型的保护范围。

尽管本文较多地使用了：1-基础环、2-栓钉、3-混凝土底板、4-垫层、5-环向钢筋、6-变截面H形钢肋梁、7-中空混凝土台柱、8-纵向加劲肋、9-端板、10-方钢、11-矩形钢板、12-四边形钢板、13-钢管混凝土等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型的精神相违背的。

Claims (5)

1.一种基于组合结构的风电塔筒基础环肋梁式基础，涉及陆上风力发电技术领域；其特征是：该体系包含基础环(1)、栓钉(2)、圆形混凝土底板(3)、垫层(4)、环向钢筋(5)、变截面H形钢肋梁(6)、混凝土台柱(7)、纵向加劲肋(8)、端板(9)、方钢抗剪连接件(10)。

2.根据权利要求1所述的基于组合结构的风电塔筒基础环肋梁式基础，其特征在于：基础环(1)下部与混凝土底板(3)一起浇筑，并通过沿环向布置的栓钉(2)加强连接。

3.根据权利要求1所述的基于组合结构的风电塔筒基础环肋梁式基础，其特征在于：变截面H形钢肋梁(6)根据上部荷载大小可选用两种截面构造，即上翼缘为钢板或钢管混凝土；肋梁通过沿下翼缘布置的栓钉(2)与混凝土底板(3)连接；肋梁端部伸入混凝土台柱(7)并焊接端板(9)，通过栓钉(2)和方钢(10)两种抗剪连接件与混凝土连接，形成组合结构受力体系。

4.根据权利要求1所述的基于组合结构的风电塔筒基础环肋梁式基础，其特征在于：混凝土台柱(7)采用中空构造，去掉距中心一定范围内的混凝土。

5.根据权利要求1所述的基于组合结构的风电塔筒基础环肋梁式基础，其特征在于：混凝土台柱(7)中配有环向钢筋，沿台柱高度方向布置数层，在台柱顶面、基础环(1)范围内和栓钉(2)附近适当加密其间距。