CN212612598U - 桩梁拼接组合式风电基础结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了桩梁拼接组合式风电基础结构，包括圆柱形的预制台柱(20)；预制台柱的顶部中心位置，用于垂直固定连接塔筒(60)；预制台柱的四周侧壁，沿着圆周方向均匀地连接多个预制分配梁(30)的内侧端；每个预制分配梁的外侧端底面，分别与一个底部桩基(10)顶端具有的桩头(101)相连接；每个底部桩基，深入固定到预设塔筒安装区域地基中；预制台柱的底部，位于预设塔筒安装区域地基的表面。此外，本实用新型还提供了桩梁拼接组合式风电基础结构的施工方法。本实用新型风电基础结构设计科学，便于灵活、可靠的安装，结构强度高，能够满足一些地质条件较差、交通运输受限或征地面积有限值的目标场址的风力发电场建设需求。

Description

桩梁拼接组合式风电基础结构

技术领域

本实用新型涉及风电基础结构技术领域，特别是涉及桩梁拼接组合式风电基础结构。

背景技术

风能是取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源。目前，风力发电就是最具发展潜力的可持续项目之一。

现代风力发电机组主要包括塔筒和设置在塔筒顶部的风力发电机，而保证风电机组安全和正常运行的关键在于：支撑塔筒的风电基础结构或通常所说的风机基础。

现有技术中，风电基础结构需要根据不同的地质条件和风力发电机组的不同，采用不同的形式并由多种不同的材料进行建设，风电基础结构的主要建设用材为钢材和钢筋混凝土，其主体结构主要包括：基台、设置在基台上的承台，以及在承台上设置的用于塔筒安装和固定的基础环。

风力发电场的建设主要以可利用的风力资源作为主要依据，而具有可利用风力资源的场所其地质结构千变万化，因此，为适应不同的地质条件，风电基础结构的设计和施工需要采用不同的形式和方法。其中，对于一些地质条件较差、交通运输受限或征地面积有限值的目标场址，需要设计一种重量轻、便于运输、且绿色、环保、快速、经济、质量高的风电基础结构，以满足风力发电场的建设需求。

但是，现有的风电基础结构，其结构设计不科学，对于一些地质条件较差、交通运输受限或征地面积有限值的目标场址来说，不能充分满足风力发电场的建设需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供桩梁拼接组合式风电基础结构。

为此，本实用新型提供了桩梁拼接组合式风电基础结构，包括垂直分布的、圆柱形的预制台柱；

预制台柱的顶部中心位置，用于垂直固定连接塔筒；

预制台柱的四周侧壁，沿着圆周方向均匀地连接多个预制分配梁的内侧端；

每个预制分配梁的外侧端底面，分别与一个垂直分布的底部桩基顶端具有的桩头相连接；

每个底部桩基，深入固定到预设塔筒安装区域地基中；

预制台柱的底部，位于预设塔筒安装区域地基的表面。

其中，预设塔筒安装区域地基为圆形分布的塔筒安装区域地基；

多个底部桩基沿着周向均匀分布；

预设塔筒安装区域地基的半径，大于或者等于底部桩基的径向长度和预制台柱的半径之和。

其中，每个底部桩基，通过打桩或者钻孔灌注的方式，深入固定到预设塔筒安装区域地基中。

其中，预制台柱的顶部，沿着圆周方向均匀设置有多个第一锚栓孔；

塔筒的下端固定连接有环形分布的基础环；

基础环沿着圆周方向，均匀设置有多个第二锚栓孔；

基础环上的多个第二锚栓孔，与预制台柱顶部的多个第一锚栓孔，分别为上下一一对应设置；

其中，预制台柱的每个第一锚栓孔中，锚入有一个垂直分布的连接锚栓，该连接锚栓从下往上依次穿过对应的第一锚栓孔和第二锚栓孔后，与一个紧固螺母固定连接，通过紧固螺母固定所述预制台柱和基础环。

其中，每个预制分配梁的内侧端，与预制台柱的四周侧壁之间为垂直连接；

每个预制分配梁包括固定连接在一起的台柱连接部和桩基连接部；

其中，台柱连接部的形状为矩形；

桩基连接部的形状为直角梯形；

台柱连接部的内侧，与预制台柱的四周侧壁相连接；

桩基连接部的外侧端底面，对应与一个底部桩基顶端具有的桩头相连接。

其中，预制分配梁为采用型钢焊接制作而成的板梁，或者钢筋混凝土浇筑而成的板梁；

底部桩基是钻孔灌注桩、预制混凝土管桩，或者预制钢管桩；

底部桩基为螺旋桩；

预制台柱，为混凝土管柱，或者钢管柱。

由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了桩梁拼接组合式风电基础结构，该风电基础结构的结构设计科学，便于灵活、可靠的安装，结构强度高，能够满足一些地质条件较差、交通运输受限或征地面积有限值的目标场址的风力发电场建设需求，具有重大的实践意义。

附图说明

图1a为本实用新型提供的桩梁拼接组合式风电基础结构的立体结构示意图一；

图1b为本实用新型提供的桩梁拼接组合式风电基础结构的立体结构示意图二；

图1c为本实用新型提供的桩梁拼接组合式风电基础结构，所要安装的塔筒的立体结构示意图；

图2为本实用新型提供的桩梁拼接组合式风电基础结构中，预制分配梁的立体结构示意图；

图3为本实用新型提供的桩梁拼接组合式风电基础结构中，每个预制分配梁与底部桩基顶端的桩头之间的连接结构示意图；

图4为本实用新型提供的桩梁拼接组合式风电基础结构，在没有安装基础环和塔筒时的立体结构示意图；

图5为本实用新型提供的桩梁拼接组合式风电基础结构的施工方法的流程示意图；

图中：10为底部桩基，20为预制台柱，30为预制分配梁，40为基础环， 50为紧固螺母，60为塔筒。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段更容易理解，下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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申请的限制。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”等应做广义理解，例如，可以是固定安装，也可以是可拆卸安装。

对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

参见图1a至图4，本实用新型提供了桩梁拼接组合式风电基础结构，包括垂直分布的、圆柱形的预制台柱20；

预制台柱20的顶部中心位置，用于垂直固定连接塔筒60；

预制台柱20的四周侧壁，沿着圆周方向均匀地连接多个预制分配梁30 的内侧端；

每个预制分配梁30的外侧端底面，分别与一个垂直分布的底部桩基10 顶端具有的桩头101相连接；

每个底部桩基10，深入固定到预设塔筒安装区域地基中(可以通过打桩或者钻孔灌注的方式)；

预制台柱20的底部，位于预设塔筒安装区域地基的表面。

需要说明的是，底部桩基10的整体，除了桩头101之外，都深入固定到预设塔筒安装区域地基中。

在本实用新型中，具体实现上，预设塔筒安装区域地基为圆形分布的塔筒安装区域地基；

多个底部桩基10沿着周向均匀分布；

预设塔筒安装区域地基的半径，大于或者等于底部桩基10的径向长度和预制台柱20的半径之和。

在本实用新型中，具体实现上，预制台柱20的顶部，沿着圆周方向均匀设置有多个第一锚栓孔201；

塔筒60的下端固定连接有环形分布的基础环40；

基础环40沿着圆周方向，均匀设置有多个第二锚栓孔；

基础环40上的多个第二锚栓孔，与预制台柱20顶部的多个第一锚栓孔 201，分别为上下一一对应设置；

其中，预制台柱20的每个第一锚栓孔中，锚入有一个垂直分布的连接锚栓，该连接锚栓从下往上依次穿过对应的第一锚栓孔和第二锚栓孔后，与一个紧固螺母50固定连接，通过紧固螺母50固定所述预制台柱20和基础环40。

因此，通过多个连接锚栓和多个紧固螺母50的配合，可以将基础环40 固定安装在预制台柱20的顶部。

具体实现上，塔筒60的下端固定连接基础环40；

基础环40，用于塔筒60的安装固定。

具体实现上，基础环40与塔筒60的底部法兰601具有相同尺寸的、上下对应设置的多个螺栓孔，两者中间可通过竖向连接螺栓连接为一整体，该连接方式，为风电领域塔筒常规的螺栓连接方式。塔筒为常规的风电支撑结构，不具有创新性。

在本实用新型中，具体实现上，每个预制分配梁30的内侧端，与预制台柱20的四周侧壁之间为垂直连接。

在本实用新型中，具体实现上，每个预制分配梁30包括固定连接在一起的台柱连接部31和桩基连接部32；

其中，台柱连接部31的形状为矩形；

桩基连接部32的形状为直角梯形；

台柱连接部31的内侧，与预制台柱20的四周侧壁相连接；

桩基连接部32的外侧端底面，对应与一个底部桩基10顶端具有的桩头101相连接。

具体实现上，预制分配梁30优选为采用型钢焊接制作而成的板梁，或者钢筋混凝土浇筑而成的板梁。

在本实用新型中，具体实现上，底部桩基10可以是钻孔灌注桩、预制混凝土管桩，或者预制钢管桩。

在本实用新型中，具体实现上，底部桩基10优选为螺旋桩。

在本实用新型中，具体实现上，预制台柱20，优选为混凝土管柱，或者钢管柱。

在本实用新型中，具体实现上，预制台柱20，优选为螺旋柱。

在本实用新型中，具体实现上，基础环40，优选为采用钢筋混凝土浇筑而成的基础环。

在本实用新型中，具体实现上，每个预制分配梁30与底部桩基10顶端的桩头101之间，可以通过预设拼接机构进行连接；

预设拼接机构，包括相互配合的销孔连接机构。

参见图3所示，每个预制分配梁30与底部桩基10顶端的桩头101之间，可以通过螺栓102固定连接。

在本实用新型中，具体实现上，参见图4所示，预制台柱20内还设置有中空的工作室200；

工作室200设置在基础环40的下方，工作室用于连接锚栓的安装或更换操作。

为了建设上述本实用新型提供的桩梁拼接组合式风电基础结构，参见图5所示，本实用新型还提供了桩梁拼接组合式风电基础结构的施工方法，具体包括以下步骤：

步骤S10，在风力发电机组的建设现场之外(例如工厂，或者其他制作场所)，预先完成预制台柱20、预制分配梁30、基础环40、连接锚栓以及紧固螺母50的制作；

在步骤S10中，采用现有的焊接以及钢筋混凝土浇筑等方法，来完成预制台柱20、预制分配梁30、基础环40、连接锚栓以及紧固螺母50的制作。

在本实用新型中，需要说明的是，塔筒为风力发电机组常规支撑结构体系，一般为钢质圆筒状或预应力混凝土结构，需提前在工厂制造完毕后运输至现场使用。

同时，还需要说明的是，本专利主要创新点为底部装配式基础，专利中的塔筒为风电机组常规支撑结构，无创新性，仅为结构示意使用。一般与上部风力发电机组配套使用。

步骤S20，将所述预制台柱20、预制分配梁30、基础环40、连接锚栓以及紧固螺母50，运送至风力发电机组的建设现场；

步骤S30，在风力发电机组的建设现场的预设塔筒安装区域地基中，沿着周向均匀固定设置多个垂直分布的底部桩基10；预设塔筒安装区域地基为圆形分布的塔筒安装区域地基；

步骤S40，将预制台柱20放置在预设塔筒安装区域地基的中心位置表面(即多个底部桩基10环绕的区域的中心位置)，然后将多个预制分配梁30 的内外侧两端，分别连接预制台柱20的四周侧壁和多个底部桩基10顶部的桩头101；

步骤S50，将基础环40固定设置在预制台柱20的顶部，该基础环40 用于塔筒60的安装固定，因此，完成桩梁拼接组合式风电基础结构的施工建设。

具体实现上，参见图1b所示，基础环40与塔筒60的底部法兰601 具有相同尺寸的、上下对应设置的多个螺栓孔，两者中间可通过竖向连接螺栓连接为一整体，该连接方式，为风电领域塔筒常规的螺栓连接方式。

参见图1c所示，塔筒仅为示意使用，塔筒采用常规的风电支撑结构。

参见图3所示，每个预制分配梁30与底部桩基10顶端的桩头101之间，可以具体实现上，通过螺栓102固定连接。

在本实用新型中，在步骤S30中，具体实现上，预设塔筒安装区域地基的半径，大于或者等于底部桩基10的径向长度和预制台柱20的半径之和。

在本实用新型中，在步骤S30中，具体实现上，当步骤S20没有运送底部桩基10至风力发电机组的建设现场时，底部桩基10通过采用钻孔灌注方式，固定设置在预设塔筒安装区域地基中；所述底部桩基10是钻孔灌注桩。

在本实用新型中，在步骤S30中，具体实现上，当步骤S20还运送预先制作完成的底部桩基10时，底部桩基10通过采用打桩方式(例如可以为螺旋打桩方式)固定设置在预设塔筒安装区域地基中；所述底部桩基10是预制混凝土管桩，或者预制钢管桩；

此时，具体实现上，所述底部桩基10优选为螺旋桩。

在本实用新型中，具体实现上，底部桩基10可以是钻孔灌注桩、预制混凝土管桩，或者预制钢管桩。

在本实用新型中，在步骤S50中，具体实现上，对于基础环40，通过连接锚栓与紧固螺母50的配合，将基础环40连接固定在预制台柱20上。

具体结构设计如下：

预制台柱20的顶部，沿着圆周方向均匀设置有多个第一锚栓孔201；

塔筒60的下端固定连接有环形分布的基础环40；

基础环40沿着圆周方向，均匀设置有多个第二锚栓孔；

基础环40上的多个第二锚栓孔，与预制台柱20顶部的多个第一锚栓孔 201，分别为上下一一对应设置；

具体操作为：通过在预制台柱20的每个第一锚栓孔中，锚入有一个垂直分布的连接锚栓，然后将该连接锚栓从下往上依次穿过对应的第一锚栓孔和第二锚栓孔后与一个紧固螺母50固定连接，通过紧固螺母50固定所述预制台柱20和基础环40。

因此，通过多个连接锚栓和多个紧固螺母50的配合，可以将基础环40 固定安装在预制台柱20的顶部。

在本实用新型中，在步骤S50中，具体实现上，预制台柱20的顶部还设置有圆环结构；

基础环40固定设置在预制台柱20顶部的圆环结构的顶面；具体也可以为：通过连接锚栓与紧固螺母的配合，将基础环40连接固定在预制台柱的圆环结构上；

在本实用新型中，在步骤S50中，具体实现上，制台柱20的顶部还设置有圆环结构；

圆环结构的底部和预制台柱20顶部之间还固定设置有锚板。

具体也可以为：通过连接锚栓与紧固螺母的配合，固定所述预制台柱20、锚板、圆环结构和基础环40。

基于以上技术方案可知，对于本实用新型提供的桩梁拼接组合式风电基础结构的施工方法，是通过底部桩基、预制台柱、预制分配梁，以及基础环、连接锚栓和紧固螺母等的配合，完成桩梁拼接组合式风电基础结构的施工建造，后续通过基础环40进行塔筒的安装固定；

需要说明的是，在步骤S10中，由于预制台柱、预制分配梁、基础环、连接锚栓和紧固螺母、甚至预制混凝土管桩或钢管桩抑或螺旋桩等，是在工厂中预制的，因此，不受气候、场地和时间等的影响，可有效保证工期、质量和精度，且充分利用了现场施工和工厂预制的有利条件，能够克服风电建设地区地质条件较差、交通运输受限或征地面积限值的困难，高质量地完成风电基础结构的建设。

因此，本实用新型提供的桩梁拼接组合式风电基础结构，设计思想独特，风电基础结构简单、制作施工方便多样，可以显著缩短风电基础结构的建设工期，能够满足风力发电中风电基础结构快速、经济、绿色、环保、且高质量的建设要求，能有效提升企业的经济效益和社会效益，因此，极具推和广应用价值。

需要说明的是，本实用新型为风力发电机组提供一种部分构件工厂预制、现场施工与现场拼接组合相结合的风电基础结构及其施工方法，使风力发电机组能够充分利用现场施工和工厂预制的有利条件，快速、经济、绿色、环保且高质量地完成风电基础结构的建设，以此提高企业的经济效益和社会效益，为社会经济的可持续发展作出贡献。

与现有技术相比较，本实用新型提供的桩梁拼接组合式风电基础结构，具有如下有益效果：

1、本实用新型提供的桩梁拼接组合式风电基础结构，其通过在围绕着风力发电机组中塔筒安装区域的地基中设置底部桩基、底部桩基环绕的区域之内设置预制台柱、然后分别在每个底部桩基的桩头与预制台柱的侧壁之间连接预制分配梁，再通过从预制台柱上穿出的连接锚栓并通过紧固螺母的配合，将安置在预制台柱上部的基础环安装固定，从而完成桩梁拼接组合式风电基础结构的施工建造，用以塔筒的安装固定，安装灵活、可靠，结构强度高；

2、本实用新型的桩梁拼接组合式风电基础结构，其预制台柱、预制分配梁、基础环、连接锚栓和紧固螺母、甚至预制混凝土管桩或钢管桩抑或螺旋桩等，都是在工厂中预制的，不受气候、场地和时间等的影响，可有效保证工期、质量和精度，且风电基础结构通过现场施工与现场拼接组合相结合的施工方法，充分利用了现场施工和工厂预制的有利条件，克服风电建设地区地质条件较差、交通运输受限或征地面积限值的困难，高质量地完成风电基础结构的建设；

3、本实用新型提供的桩梁拼接组合式风电基础结构，设计思想独特，风电基础结构本身的结构简单、制作施工方便多样，可以显著缩短风电基础结构的建设工期，能够满足风力发电中风电基础结构快速、经济、绿色、环保、且高质量的建设要求，能有效提升企业的经济效益和社会效益，因此，极具推和广应用价值。

基于以上技术方案可知，本实用新型能够为风力发电机组提供一种部分构件工厂预制、现场施工与现场拼接组合相结合的风电基础结构及其施工方法，使风力发电机组能够充分利用现场施工和工厂预制的有利条件，快速、经济、绿色、环保且高质量地完成风电基础结构的建设，以此提高企业的经济效益和社会效益，为社会经济的可持续发展作出贡献。

综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的桩梁拼接组合式风电基础结构，该风电基础结构的结构设计科学，便于灵活、可靠的安装，结构强度高，能够满足一些地质条件较差、交通运输受限或征地面积有限值的目标场址的风力发电场建设需求，具有重大的实践意义。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.桩梁拼接组合式风电基础结构，其特征在于，包括垂直分布的、圆柱形的预制台柱(20)；

预制台柱(20)的顶部中心位置，用于垂直固定连接塔筒(60)；

预制台柱(20)的四周侧壁，沿着圆周方向均匀地连接多个预制分配梁(30)的内侧端；

每个预制分配梁(30)的外侧端底面，分别与一个垂直分布的底部桩基(10)顶端具有的桩头(101)相连接；

每个底部桩基(10)，深入固定到预设塔筒安装区域地基中；

预制台柱(20)的底部，位于预设塔筒安装区域地基的表面。

2.如权利要求1所述的桩梁拼接组合式风电基础结构，其特征在于，预设塔筒安装区域地基为圆形分布的塔筒安装区域地基；

多个底部桩基(10)沿着周向均匀分布；

预设塔筒安装区域地基的半径，大于或者等于底部桩基(10)的径向长度和预制台柱(20)的半径之和。

3.如权利要求1所述的桩梁拼接组合式风电基础结构，其特征在于，每个底部桩基(10)，通过打桩或者钻孔灌注的方式，深入固定到预设塔筒安装区域地基中。

4.如权利要求1所述的桩梁拼接组合式风电基础结构，其特征在于，预制台柱(20)的顶部，沿着圆周方向均匀设置有多个第一锚栓孔(201)；

塔筒(60)的下端固定连接有环形分布的基础环(40)；

基础环(40)沿着圆周方向，均匀设置有多个第二锚栓孔；

基础环(40)上的多个第二锚栓孔，与预制台柱(20)顶部的多个第一锚栓孔(201)，分别为上下一一对应设置；

其中，预制台柱(20)的每个第一锚栓孔中，锚入有一个垂直分布的连接锚栓，该连接锚栓从下往上依次穿过对应的第一锚栓孔和第二锚栓孔后，与一个紧固螺母(50)固定连接，通过紧固螺母(50)固定所述预制台柱(20)和基础环(40)。

5.如权利要求1所述的桩梁拼接组合式风电基础结构，其特征在于，每个预制分配梁(30)的内侧端，与预制台柱(20)的四周侧壁之间为垂直连接；

每个预制分配梁(30)包括固定连接在一起的台柱连接部(31)和桩基连接部(32)；

其中，台柱连接部(31)的形状为矩形；

桩基连接部(32)的形状为直角梯形；

台柱连接部(31)的内侧，与预制台柱(20)的四周侧壁相连接；

桩基连接部(32)的外侧端底面，对应与一个底部桩基(10)顶端具有的桩头(101)相连接。

6.如权利要求1所述的桩梁拼接组合式风电基础结构，其特征在于，预制分配梁(30)为采用型钢焊接制作而成的板梁，或者钢筋混凝土浇筑而成的板梁；

底部桩基(10)是钻孔灌注桩、预制混凝土管桩，或者预制钢管桩；

底部桩基(10)为螺旋桩；

预制台柱(20)，为混凝土管柱，或者钢管柱。

Images