CN210887282U - 一种钢格栅环式风电塔架基础环设施 - Google Patents

Abstract

一种钢格栅环式风电塔架基础环设施，带法兰板风机基础环包括风机基础环、法兰板，风机基础环焊接至法兰板的上端；外钢格栅环包括外圈竖向钢格栅条群、外圈横向钢格栅板群，外圈横向钢格栅板群依次按外环方向套进外圈竖向钢格栅条群的预留矩形孔，并对预留矩形孔进行焊接封口；内钢格栅环包括内圈竖向钢格栅条群、内圈横向钢格栅板群，内圈横向钢格栅板群依次按内环方向卡进内圈竖向钢格栅条群的预留矩形孔，并对预留矩形孔进行焊接封口。该发明施工步骤为：焊接带法兰板风机基础环、焊接外圈竖向钢格栅条群、焊接内圈竖向钢格栅条群、安装外圈横向钢格栅板群、安装内圈横向钢格栅板群。本实用新型改善现有基础环缺陷，提升其抗滑移性能。

Description

一种钢格栅环式风电塔架基础环设施

技术领域

本实用新型涉及结构工程技术，具体是钢格栅环式风电塔架基础环设施施工技术。

背景技术

风力发电机组基础作为整个风力发电系统顺利运行的基础保证，除了要承担机组上部塔架和发电结构重量带来的竖向荷载外，还要承受来自风力带动风机叶片转动和地震的动力作用。随着风电行业的发展，大功率风机不断出现，大容量的风机需要在更高的位置获取更大的风能，现在风机叶片直径达到800~100m，伴随叶片直径的不断增加，基础所承受的载荷也越来越大。且随着全球风资源的不断开发，现阶段风电项目建设的条件越来越艰难，风机基础所处的地质条件也更为复杂，使得风机基础设计面临的难度越来越大。

目前已出现过多个风电场风机基础破坏致使风机失效的事故，例如2006年桑美台风使浙江苍南风电场20台风机倒塌，损失惨重。国内陆上风机及基础损坏也不在少数，如甘肃省某风电场项目建成后运行不到两年时间出现了两台基础损坏，风机基础环内外壁与基础接触部分出现松动，产生较大的缝隙，风机运行过程中基础环存在明显晃动，基础内部进水较为严重，基础环北侧外承台有基础环与混凝土挤压灰浆，基础环内北侧存在大面积的混凝土挤压灰浆，最厚处达12mm，目前受损基础的风机已被迫停止运行，在目前的陆上风机基础中该种形式的破坏最为普遍。

现风机基础设计多是参考之前的工程实例类似设计经验，没有考虑到风机基础的特殊的受力形式。风机基础的特殊性体现在基础环和基础混凝土在受力的过程中由于两种材料性能差别太大，二者没有良好的协同作用。故设计中弄清基础环与混凝土之间的应力传递和分布规律，保证基础各组成部分能够共同受力协同工作是风机基础设计中需要重点考虑的问题。

在此背景下，需设计一种能提高与现浇混凝土相互作用的基础环构造，为实际风力发电机工程提供参考。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种钢格栅环式风电塔架基础环设施。

本实用新型是一种钢格栅环式风电塔架基础环设施，包括带法兰板风机基础环1、外钢格栅环2、内钢格栅环3，带法兰板风机基础环1包括风机基础环11、法兰板12，风机基础环11焊接至法兰板12的上端；所述外钢格栅环2包括外圈竖向钢格栅条群21、外圈横向钢格栅板群22，外圈横向钢格栅板群22依次按外环方向套进外圈竖向钢格栅条群21的预留矩形孔，并对预留矩形孔进行焊接封口；所述内钢格栅环3包括内圈竖向钢格栅条群31、内圈横向钢格栅板群32，内圈横向钢格栅板群32依次按内环方向卡进内圈竖向钢格栅条群31的预留矩形孔，并对预留矩形孔进行焊接封口。

本实用新型的有益之处为：1、通过钢格栅环的多向抗剪性能，大大增加风机基础环与现浇混凝土的抗滑移性能，使混凝土与基础环充分接触，提升二者粘结效应。2、以往风机事故表明，风机基础环内外壁与基础接触部分极易出现松动，产生较大的缝隙，进而使风机运行发生晃动，基础内部容易进水。本发明的提出极大程度提升风机基础环与基础接触部分的组合性能，使二者不易发生分离，极大改善以往风机基础环的致命缺陷，具有较高的经济效益和安全保障。3、该种钢格栅环式风电塔架基础环设施，由于钢格栅环自身的几何特点以及钢格栅环与基础环的稳固连接，使风电塔架基础环设施整体结构不易变形。并且，由风电塔架塔身、风电塔架基础环以及地基基础组成的风电塔结构具有结构形式稳定、力学性能好、防灾能力强、使用年限高等优点。4、该种钢格栅环式风电塔架基础环设施，由于钢格栅环的存在，极大加强基础环与地基基础现浇混凝土的组合效应，故无需在基础环上打孔和布置穿孔钢筋，很大程度上缩短了工期，节约了成本，并具有施工简单、节能环保等优点。5、钢格栅环的组成形式有全钢格栅板式、钢格栅板-实心钢柱式、钢格栅板-钢管式及钢格栅板-扭绞方钢式等，钢格栅的材料和尺寸易调整，因此，可根据不同截面形式和尺寸的风力发电塔来调整不同形式的钢格栅环式风电塔架基础环设施，设计时方便快捷、易协调。6、该种钢格栅环式风电塔架基础环设施，高强度，轻结构，且防腐能力强，防爆性好，抗震性能高。更易应用于风资源丰富但环境恶劣、地震等灾害多发的中国华北、西北、西南等地区。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的三维结构示意图，图2为本实用新型实施例1带法兰板风机基础环的三维示意图，图3为本实用新型实施例1外钢格栅环的三维示意图，图4为本实用新型实施例1内钢格栅环的三维示意图，图5为本实用新型实施例1风机基础环的三维示意图，图6为本实用新型实施例1法兰板的俯视图，图7为本实用新型实施例1外圈竖向钢格栅条群的三维示意图，图8为本实用新型实施例1外圈竖向钢格栅条的尺寸示意图，图9为本实用新型实施例1外圈横向钢格栅板群的三维示意图，图10为本实用新型实施例1内圈竖向钢格栅条群的三维示意图，图11为本实用新型实施例1内圈竖向钢格栅条的尺寸示意图，图12为本实用新型实施例1内圈横向钢格栅板群的三维示意图，图13为本实用新型实施例1的内外竖向钢格栅条群焊接示意图，图14为本实用新型实施例2的三维结构示意图，图15为本实用新型实施例3的三维结构示意图，图16为本实用新型实施例4的三维结构示意图，图17为本实用新型的施工流程框图。附图标记及对应名称为：1-带法兰板风机基础环，11-风机基础环，12-法兰板，2-外钢格栅环，21-外圈竖向钢格栅条群，22-外圈横向钢格栅板群，3-内钢格栅环，31-内圈竖向钢格栅条群，32-内圈横向钢格栅板群。

具体实施方式

如图1~4所示，本实用新型是一种钢格栅环式风电塔架基础环设施，包括带法兰板风机基础环1、外钢格栅环2、内钢格栅环3。所述带法兰板风机基础环1包括风机基础环11、法兰板12，风机基础环11焊接至法兰板12的上端；所述外钢格栅环2包括外圈竖向钢格栅条群21、外圈横向钢格栅板群22，外圈横向钢格栅板群22依次按外环方向套进外圈竖向钢格栅条群21的预留矩形孔，并对预留矩形孔进行焊接封口；所述内钢格栅环3包括内圈竖向钢格栅条群31、内圈横向钢格栅板群32，内圈横向钢格栅板群32依次按内环方向卡进内圈竖向钢格栅条群31的预留矩形孔，并对预留矩形孔进行焊接封口。

如图2、图5、图6所示，所述带法兰板风机基础环1包括风机基础环11、法兰板12。所述风机基础环11焊接至法兰板12的上端，焊接位置位于法兰板12的中心；所述风机基础环11焊接至法兰板12后，法兰板12有两段伸出部分，分别为向基础环外伸出部分和向基础环内伸出部分，所述向基础环外伸出部分和向基础环内伸出部分的宽度均为d ₁₂，所述向基础环内外伸出部分的宽度d ₁₂应为风机基础环11厚度d ₁₁的3~5倍，即3 d ₁₁≤d ₁₂≤5 d ₁₁。

如图7~图9所示，所述外钢格栅环2包括外圈竖向钢格栅条群21、外圈横向钢格栅板群22。所述外圈竖向钢格栅条群21预留矩形孔，预留矩形孔的数量与外圈横向钢格栅板群22的数量相同；所述预留矩形孔的宽度b ₂₁应比外圈横向钢格栅板群22的宽度b ₂₂大，即b ₂₂≤b ₂₁；所述预留矩形孔的高度l ₂₁应比外圈横向钢格栅板群22的厚度l ₂₂大，即l ₂₂≤l ₂₁；所述外圈横向钢格栅板群22依次按外环方向套进外圈竖向钢格栅条群21的预留矩形孔，并对预留矩形孔进行焊接封口。

如图10~图12所示，所述内钢格栅环3包括内圈竖向钢格栅条群31、内圈横向钢格栅板群32。所述内圈竖向钢格栅条群31预留矩形孔，预留矩形孔的数量与内圈横向钢格栅板群32的数量相同；所述预留矩形孔的宽度b ₃₁应比内圈横向钢格栅板群32的宽度b ₃₂大，即b ₃₂≤b ₃₁；所述预留矩形孔的高度l ₃₁应比内圈横向钢格栅板群32的厚度l ₃₂大，即l ₃₂≤l ₃₁；所述内圈横向钢格栅板群32依次按内环方向卡进内圈竖向钢格栅条群31的预留矩形孔，并对预留矩形孔进行焊接封口。

如图13所示，所述外圈竖向钢格栅条群21依次焊接至带法兰板风机基础环1的外圈；所述内圈竖向钢格栅条群31依次焊接至带法兰板风机基础环1的内圈。

所述风机基础环为单层钢管，或者双层钢管，或者中空夹层钢管混凝土；所述外圈竖向钢格栅条群的预留矩形孔也可以为预留长圆形孔；所述内圈竖向钢格栅条群的预留矩形孔也可以为预留长圆形孔；所述外圈横向钢格栅板群也可为外圈带肋钢筋网，或者外圈冷轧扭钢筋网，或者外圈实心圆钢管群；所述内圈横向钢格栅板群也可为内圈带肋钢筋网，或者内圈冷轧扭钢筋网，或者内圈实心圆钢管群。

如图1~图4、图13、图15所示，本实用新型的一种钢格栅环式风电塔架基础环设施的施工方法，其步骤为：

（1）焊接带法兰板风机基础环：将风机基础环11焊接至法兰板12的上端，焊缝采取角焊缝，焊接形式采取双面焊；

（2）焊接外圈竖向钢格栅条群：将外圈竖向钢格栅条群21依次焊接至带法兰板风机基础环1的外圈，采取全熔透的焊接形式；

（3）焊接内圈竖向钢格栅条群：将内圈竖向钢格栅条群31依次焊接至带法兰板风机基础环1的内圈，采取全熔透的焊接形式；

（4）安装外圈横向钢格栅板群：将外圈横向钢格栅板群22依次按外环方向套进外圈竖向钢格栅条群21的预留矩形孔，并对预留矩形孔进行焊接封口；

（5）安装内圈横向钢格栅板群：将内圈横向钢格栅板群32依次按内环方向卡进内圈竖向钢格栅条群31的预留矩形孔，并对预留矩形孔进行焊接封口。

如图1~图4所示，所述带法兰板风机基础环1的材料需与风力发电机塔架材料一致，材料强度等级不低于Q390；所述外钢格栅环2的材料强度等级可略低于带法兰板风机基础环1，但其材料强度等级不得低于Q345；所述内钢格栅环3的材料强度等级可略低于带法兰板风机基础环1，但其材料强度等级不得低于Q345。

如图1~图4所示，所述带法兰板风机基础环1的表面需进行与风力发电机塔架一致的喷漆处理；所述外钢格栅环2的表面需进行喷漆处理及喷砂处理，可以额外进行热镀锌处理或冷镀锌处理；所述内钢格栅环3的表面需进行喷漆处理及喷砂处理，可以额外进行热镀锌处理或冷镀锌处理。

实施例1：

如图1所示，本实用新型的钢格栅环式风电塔架基础环设施，包括带法兰板风机基础环1、外钢格栅环2、内钢格栅环3。

如图2、图5、图6所示，带法兰板风机基础环1包括风机基础环11、法兰板12，风机基础环11焊接至法兰板12的上端；如图3、7~9所示，外钢格栅环2包括外圈竖向钢格栅条群21、外圈横向钢格栅板群22，外圈横向钢格栅板群22依次按外环方向套进外圈竖向钢格栅条群21的预留矩形孔，并对预留矩形孔进行焊接封口；如图4、10~12所示，内钢格栅环3包括内圈竖向钢格栅条群31、内圈横向钢格栅板群32，内圈横向钢格栅板群32依次按内环方向卡进内圈竖向钢格栅条群31的预留矩形孔，并对预留矩形孔进行焊接封口。

如图2、图5、图6所示，风机基础环11焊接至法兰板12的上端，焊接位置位于法兰板12的中心；风机基础环11焊接至法兰板12后，法兰板12有两段伸出部分，分别为向基础环外伸出部分和向基础环内伸出部分，所述向基础环外伸出部分和向基础环内伸出部分的宽度均为d ₁₂，所述向基础环内外伸出部分的宽度d ₁₂应为风机基础环11厚度d ₁₁的3~5倍，即3 d ₁₁≤d ₁₂≤5 d ₁₁。

如图7~图9所示，外钢格栅环2包括外圈竖向钢格栅条群21、外圈横向钢格栅板群22。外圈竖向钢格栅条群21预留矩形孔，预留矩形孔的数量与外圈横向钢格栅板群22的数量相同；所述预留矩形孔的宽度b ₂₁应比外圈横向钢格栅板群22的宽度b ₂₂大，即b ₂₂≤b ₂₁；所述预留矩形孔的高度l ₂₁应比外圈横向钢格栅板群22的厚度l ₂₂大，即l ₂₂≤l ₂₁；外圈横向钢格栅板群22依次按外环方向套进外圈竖向钢格栅条群21的预留矩形孔，并对预留矩形孔进行焊接封口。

如图10~图12所示，内钢格栅环3包括内圈竖向钢格栅条群31、内圈横向钢格栅板群32。内圈竖向钢格栅条群31预留矩形孔，所述预留矩形孔的数量与内圈横向钢格栅板群32的数量相同；所述预留矩形孔的宽度b ₃₁应比内圈横向钢格栅板群32的宽度b ₃₂大，即b ₃₂≤b ₃₁；所述预留矩形孔的高度l ₃₁应比内圈横向钢格栅板群32的厚度l ₃₂大，即l ₃₂≤l ₃₁；内圈横向钢格栅板群32依次按内环方向卡进内圈竖向钢格栅条群31的预留矩形孔，并对预留矩形孔进行焊接封口。

如图13所示，外圈竖向钢格栅条群21依次焊接至带法兰板风机基础环1的外圈；内圈竖向钢格栅条群31依次焊接至带法兰板风机基础环1的内圈。

如图1~图4所示，带法兰板风机基础环1的材料需与风力发电机塔架材料一致，材料强度等级不低于Q390；外钢格栅环2的材料强度等级可略低于带法兰板风机基础环1，但其材料强度等级不得低于Q345；内钢格栅环3的材料强度等级可略低于带法兰板风机基础环1，但其材料强度等级不得低于Q345。

如图1~图4所示，带法兰板风机基础环1的表面需进行与风力发电机塔架一致的喷漆处理；外钢格栅环2的表面需进行喷漆处理及喷砂处理，可以额外进行热镀锌处理或冷镀锌处理；内钢格栅环3的表面需进行喷漆处理及喷砂处理，可以额外进行热镀锌处理或冷镀锌处理。

如图14所示，本实用新型的施工方法的步骤为：

步骤一、焊接带法兰板风机基础环：如图2、图5、图6所示，将风机基础环11焊接至法兰板12的上端，焊缝采取角焊缝，焊接形式采取双面焊；

步骤二、焊接外圈竖向钢格栅条群：如图13所示，将外圈竖向钢格栅条群21依次焊接至带法兰板风机基础环1的外圈，采取全熔透的焊接形式；

步骤三、焊接内圈竖向钢格栅条群：如图13所示，将内圈竖向钢格栅条群31依次焊接至带法兰板风机基础环1的内圈，采取全熔透的焊接形式；

步骤四、安装外圈横向钢格栅板群：如图3、图7~图9所示，将外圈横向钢格栅板群22依次按外环方向套进外圈竖向钢格栅条群21的预留矩形孔，并对预留矩形孔进行焊接封口；

步骤五、安装内圈横向钢格栅板群：如图4、图10~图12所示，将内圈横向钢格栅板群32依次按内环方向卡进内圈竖向钢格栅条群31的预留矩形孔，并对预留矩形孔进行焊接封口。

本实施例中所述风机基础环为单层钢管；所述外圈竖向钢格栅条群的预留矩形孔也可以为预留长圆形孔；所述内圈竖向钢格栅条群的预留矩形孔也可以为预留长圆形孔。

实施例2：

如图14所示，本实施例与实施例1不同的是：风机基础环为双层钢管；所述外圈竖向钢格栅条群的预留孔为预留长圆形孔；所述内圈竖向钢格栅条群的预留孔为预留长圆形孔；所述外圈横向钢格栅板群为外圈带肋钢筋网；所述内圈横向钢格栅板群为内圈带肋钢筋网。本实施例中的其余部分结构和连接关系均与实施例1相同。

实施例3：

如图15所示，本实施例与实施例1不同的是：风机基础环为中空夹层钢管混凝土；所述外圈竖向钢格栅条群的预留孔为预留长圆形孔；所述内圈竖向钢格栅条群的预留孔为预留长圆形孔；所述外圈横向钢格栅板群为外圈冷轧扭钢筋网；所述内圈横向钢格栅板群为外圈冷轧扭钢筋网。本实施例中的其余部分结构和连接关系均与实施例1相同。

实施例4：

如图16所示，本实施例与实施例1不同的是：所述外圈竖向钢格栅条群的预留孔为预留长圆形孔；所述内圈竖向钢格栅条群的预留孔为预留长圆形孔；所述外圈横向钢格栅板群为外圈实心圆钢管群；所述内圈横向钢格栅板群为内圈实心圆钢管群。本实施例中的其余部分结构和连接关系均与实施例1相同。

Claims (6)

1.一种钢格栅环式风电塔架基础环设施，包括带法兰板风机基础环（1）、外钢格栅环（2）、内钢格栅环（3），其特征在于：带法兰板风机基础环（1）包括风机基础环（11）、法兰板（12），风机基础环（11）焊接至法兰板（12）的上端；所述外钢格栅环（2）包括外圈竖向钢格栅条群（21）、外圈横向钢格栅板群（22），外圈横向钢格栅板群（22）依次按外环方向套进外圈竖向钢格栅条群（21）的预留矩形孔，并对预留矩形孔进行焊接封口；所述内钢格栅环（3）包括内圈竖向钢格栅条群（31）、内圈横向钢格栅板群（32），内圈横向钢格栅板群（32）依次按内环方向卡进内圈竖向钢格栅条群（31）的预留矩形孔，并对预留矩形孔进行焊接封口。

2.根据权利要求1所述的钢格栅环式风电塔架基础环设施，所述风机基础环（11）焊接至法兰板（12）的上端，其特征在于：焊接位置位于法兰板（12）的中心；所述风机基础环（11）焊接至法兰板（12）后，法兰板（12）有两段伸出部分，分别为向基础环外伸出部分和向基础环内伸出部分，所述向基础环外伸出部分和向基础环内伸出部分的宽度均为d ₁₂，所述向基础环内外伸出部分的宽度d ₁₂应为风机基础环（11）的厚度d ₁₁的3~5倍，即3 d ₁₁≤d ₁₂≤5 d ₁₁。

3.根据权利要求1所述的钢格栅环式风电塔架基础环设施，其特征在于：所述外圈竖向钢格栅条群（21）预留矩形孔，预留矩形孔的数量与外圈横向钢格栅板群（22）的数量相同；所述预留矩形孔的宽度b ₂₁应比外圈横向钢格栅板群（22）的宽度b ₂₂大，即b ₂₂≤b ₂₁；所述预留矩形孔的高度l ₂₁应比外圈横向钢格栅板群（22）的厚度l ₂₂大，即l ₂₂≤l ₂₁；所述外圈横向钢格栅板群（22）依次按外环方向套进外圈竖向钢格栅条群（21）的预留矩形孔，并对预留矩形孔进行焊接封口。

4.根据权利要求1所述的钢格栅环式风电塔架基础环设施，其特征在于：所述内圈竖向钢格栅条群（31）预留矩形孔，预留矩形孔的数量与内圈横向钢格栅板群（32）的数量相同；所述预留矩形孔的宽度b ₃₁应比内圈横向钢格栅板群（32）的宽度b ₃₂大，即b ₃₂≤b ₃₁；所述预留矩形孔的高度l ₃₁应比内圈横向钢格栅板群（32）的厚度l ₃₂大，即l ₃₂≤l ₃₁；所述内圈横向钢格栅板群（32）依次按内环方向卡进内圈竖向钢格栅条群（31）的预留矩形孔，并对预留矩形孔进行焊接封口。

5.根据权利要求1所述的钢格栅环式风电塔架基础环设施，其特征在于：所述外圈竖向钢格栅条群（21）依次焊接至带法兰板风机基础环（1）的外圈；所述内圈竖向钢格栅条群（31）依次焊接至带法兰板风机基础环（1）的内圈。

6.根据权利要求1所述的钢格栅环式风电塔架基础环设施，其特征在于：所述风机基础环为单层钢管，或者双层钢管，或者中空夹层钢管混凝土；所述外圈竖向钢格栅条群的预留矩形孔为预留长圆形孔；所述内圈竖向钢格栅条群的预留矩形孔为预留长圆形孔；所述外圈横向钢格栅板群为外圈带肋钢筋网，或者外圈冷轧扭钢筋网，或者外圈实心圆钢管群；所述内圈横向钢格栅板群为内圈带肋钢筋网，或者内圈冷轧扭钢筋网，或者内圈实心圆钢管群。

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