本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電，尤其涉及一種鋼骨混凝土預(yù)應(yīng)力風(fēng)機基礎(chǔ)及施工方法。
背景技術(shù)：
1、風(fēng)力發(fā)電是世界上最具發(fā)展?jié)摿Φ目沙掷m(xù)項目之一，而要保證風(fēng)力發(fā)電的可持續(xù)發(fā)展，用于安裝固定風(fēng)機塔筒的風(fēng)機基礎(chǔ)是其中的關(guān)鍵。隨著風(fēng)力發(fā)電風(fēng)機機組的大型化，風(fēng)機基礎(chǔ)的工程量越來越大。
2、目前常見的風(fēng)機基礎(chǔ)一般由風(fēng)機底板、風(fēng)機圓臺、風(fēng)機臺柱和多根傳統(tǒng)構(gòu)型鋼筋組成，多根傳統(tǒng)構(gòu)型鋼筋呈傘狀結(jié)構(gòu)密集布置在風(fēng)機圓臺上，構(gòu)型構(gòu)造復(fù)雜，構(gòu)型鋼筋用量大，導(dǎo)致基礎(chǔ)施工難度加大，施工周期變長，從而造成風(fēng)機基礎(chǔ)造價成倍增加。另外，傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)部分區(qū)域的應(yīng)力較為集中，易發(fā)生鋼筋斷裂的風(fēng)險。因此，傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)阻礙了風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展。對風(fēng)機基礎(chǔ)的構(gòu)型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計是風(fēng)電新能源發(fā)展的一個重要方向。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了克服上述中現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供了一種鋼骨混凝土預(yù)應(yīng)力風(fēng)機基礎(chǔ)及施工方法，該結(jié)構(gòu)及方法可以有效降低混凝土和鋼筋用量，本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有的風(fēng)機基礎(chǔ)構(gòu)造復(fù)雜，構(gòu)型鋼筋用量大，施工周期長，造價高、易斷裂的技術(shù)問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
3、本發(fā)明設(shè)計了一種鋼骨混凝土預(yù)應(yīng)力風(fēng)機基礎(chǔ)，包括傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)、鋼骨結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力體系，所述傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)內(nèi)部澆筑混凝土，所述鋼骨結(jié)構(gòu)布置在傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)上，所述預(yù)應(yīng)力體系布置在傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)內(nèi)部的混凝土中，用于增強風(fēng)機基礎(chǔ)的承載力；
4、所述鋼骨結(jié)構(gòu)包括型鋼構(gòu)件、豎向架立鋼筋和連接套筒，所述型鋼構(gòu)件布置在傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)的外側(cè)，所述豎向架立鋼筋布置在傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)的內(nèi)側(cè)，位于型鋼構(gòu)件的下方，所述連接套筒布置在型鋼構(gòu)件上，連接套筒用于連接型鋼構(gòu)件和豎向架立鋼筋；
5、所述型鋼構(gòu)件包括水平鋼和兩根側(cè)鋼，所述水平鋼布置在傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)的外側(cè)，所述兩根側(cè)鋼垂直設(shè)置在水平鋼的兩側(cè)，所述連接套筒與一側(cè)的側(cè)鋼連接。
6、優(yōu)選地，所述鋼骨結(jié)構(gòu)還包括加勁肋，所述加勁肋設(shè)置在兩根側(cè)鋼之間，與連接套筒相鄰。
7、優(yōu)選地，所述型鋼構(gòu)件為多個，呈傘狀布置在傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)的外側(cè)，每個型鋼構(gòu)件中布置有多個豎向架立鋼筋、連接套筒和加勁肋。
8、優(yōu)選地，所述連接套筒的直徑大于豎向架立鋼筋的直徑。
9、優(yōu)選地，所述傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)包括風(fēng)機底板、風(fēng)機圓臺和風(fēng)機臺柱：所述風(fēng)機底板放置于混凝土的最低側(cè)，所述風(fēng)機圓臺放置在風(fēng)機底板的上方，風(fēng)機圓臺的上方與風(fēng)機臺柱相連；
10、優(yōu)選地，所述風(fēng)機圓臺的高度低于室外地坪，所述風(fēng)機臺柱的上表面高于室外地坪。
11、優(yōu)選地，所述預(yù)應(yīng)力體系包括錨栓、錨板、錨桿、環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼筋，所述錨桿沿豎向穿插于混凝土主體當(dāng)中，所述錨板為兩塊，分別布置在錨桿的上下兩側(cè)，所述錨栓用于固定錨板和錨桿，所述環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼筋穿過型鋼構(gòu)件布置在風(fēng)機圓臺上。通過放置在混凝土上下兩側(cè)的錨板和固定于錨板上的錨栓對混凝土進(jìn)行預(yù)應(yīng)力操作。
12、優(yōu)選地，所述預(yù)應(yīng)力體系中預(yù)應(yīng)力的計算公式為：
13、σpe＝σcon-σ1；
14、
15、式中：σpe是有效預(yù)應(yīng)力應(yīng)力；σcon是預(yù)應(yīng)力控制值；σ1是預(yù)應(yīng)力損失值；a、kx、μθ查表得到，es為鋼絞線的彈性模量；l為預(yù)應(yīng)力鋼絞線長度。
16、優(yōu)選地，所述錨栓、錨桿為若干個，在錨板上均勻分布。
17、本發(fā)明還設(shè)計了一種鋼骨混凝土預(yù)應(yīng)力風(fēng)機基礎(chǔ)的施工方法，包括以下步驟：
18、下放錨栓籠，分別將錨栓、錨板和錨桿放置在錨栓籠中，在錨栓籠的四周布設(shè)相應(yīng)的鋼筋，然后沿豎直方向布設(shè)豎向架立鋼筋；
19、在豎向架立鋼筋下放完成后安裝型鋼構(gòu)件，將連接套筒提前焊接在型鋼構(gòu)件上，型鋼構(gòu)件呈傘狀布設(shè)在傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)的風(fēng)機圓臺上，型鋼構(gòu)件放置在固定完成的豎向架立鋼筋之上；
20、在型鋼構(gòu)件中安裝環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼筋，環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼筋穿過型鋼構(gòu)件布置在風(fēng)機圓臺上；
21、安裝混凝土模具，在風(fēng)機底板四周進(jìn)行混凝土模具的安裝，然后進(jìn)行混凝土的澆筑，得到混凝土基礎(chǔ)主體，同時對澆筑好的混凝土基礎(chǔ)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；
22、在混凝土達(dá)到設(shè)計強度之后，對環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼筋施加預(yù)應(yīng)力；
23、安裝風(fēng)機臺柱，風(fēng)機臺柱的上表面高于室外地坪，便于安裝風(fēng)機塔筒，風(fēng)機臺柱與風(fēng)機塔筒通過錨栓進(jìn)行連接，錨桿向下延伸至風(fēng)機基礎(chǔ)底部，風(fēng)機基礎(chǔ)的頂部和底部設(shè)置有相應(yīng)的錨板，對錨栓施加設(shè)計的預(yù)應(yīng)力，使風(fēng)機基礎(chǔ)整體與風(fēng)機塔筒緊密相連。
24、有益效果：
25、本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，在傳統(tǒng)的重力擴展式基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，從結(jié)構(gòu)形式上提出了一種新的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)、鋼骨結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力體系。原有的風(fēng)機基礎(chǔ)頂部設(shè)置有基礎(chǔ)臺柱和基礎(chǔ)圓臺，在基礎(chǔ)的最下方設(shè)置有基礎(chǔ)的底板。鋼骨結(jié)構(gòu)由設(shè)置在基礎(chǔ)臺柱中的型鋼構(gòu)件、連接于型鋼上的連接套筒和用于固定型鋼的豎向架立鋼筋組成，同時在連接套筒處設(shè)置對應(yīng)的加勁肋。預(yù)應(yīng)力體系主要由豎向設(shè)置的錨桿、錨板、錨栓和環(huán)向的預(yù)應(yīng)力鋼筋構(gòu)成，可以有效增強風(fēng)機基礎(chǔ)的承載力。
26、根據(jù)有限元計算的結(jié)果可知，優(yōu)化構(gòu)型與傳統(tǒng)構(gòu)型相比，鋼筋的最大壓應(yīng)力僅為原有40％，最大拉應(yīng)力僅為原有的64％。在施工方面，鋼骨結(jié)構(gòu)替代了大量的鋼筋，從而使錨栓中的鋼筋密度大大降低，從而減小了施工的難度；同時，優(yōu)化構(gòu)型的鋼材用量約為傳統(tǒng)構(gòu)型的80％。
27、該結(jié)構(gòu)可以有效降低混凝土和鋼筋用量，因鋼骨具有較高的承載力特性，同時鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)也可以發(fā)揮混凝土自身的材料強度，從而代替了大量的鋼筋，使風(fēng)機基礎(chǔ)構(gòu)造簡單，鋼骨用量少，進(jìn)而達(dá)到降低工程量，縮短施工周期和降低造價的目的。
1.一種鋼骨混凝土預(yù)應(yīng)力風(fēng)機基礎(chǔ)，其特征在于，包括傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)、鋼骨結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力體系，所述傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)內(nèi)部澆筑混凝土，所述鋼骨結(jié)構(gòu)布置在傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)上，所述預(yù)應(yīng)力體系布置在傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)內(nèi)部的混凝土中；
2.如權(quán)利要求1所述的一種鋼骨混凝土預(yù)應(yīng)力風(fēng)機基礎(chǔ)，其特征在于，所述型鋼構(gòu)件(4)為多個，呈傘狀布置在傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)的外側(cè)，每個型鋼構(gòu)件(4)上布置有多個豎向架立鋼筋(8)、連接套筒(9)和加勁肋(10)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種鋼骨混凝土預(yù)應(yīng)力風(fēng)機基礎(chǔ)，其特征在于，所述連接套筒(9)的直徑大于豎向架立鋼筋(8)的直徑。
4.如權(quán)利要求3所述的一種鋼骨混凝土預(yù)應(yīng)力風(fēng)機基礎(chǔ)，其特征在于，所述鋼骨結(jié)構(gòu)還包括加勁肋(10)，所述加勁肋(10)設(shè)置在兩根側(cè)鋼(42)之間，與連接套筒(9)相鄰。
5.如權(quán)利要求1至4任一項所述的一種鋼骨混凝土預(yù)應(yīng)力風(fēng)機基礎(chǔ)，其特征在于，所述傳統(tǒng)風(fēng)機基礎(chǔ)包括風(fēng)機底板(1)、風(fēng)機圓臺(2)和風(fēng)機臺柱(3)：所述風(fēng)機底板(1)放置于混凝土的最低側(cè)，所述風(fēng)機圓臺(2)放置在風(fēng)機底板(1)的上方，風(fēng)機圓臺(2)的上方與風(fēng)機臺柱(3)相連。
6.如權(quán)利要求5所述的一種鋼骨混凝土預(yù)應(yīng)力風(fēng)機基礎(chǔ)，其特征在于，所述風(fēng)機圓臺(2)的高度低于室外地坪，所述風(fēng)機臺柱(3)的上表面高于室外地坪。
7.如權(quán)利要求6所述的一種鋼骨混凝土預(yù)應(yīng)力風(fēng)機基礎(chǔ)，其特征在于，所述預(yù)應(yīng)力體系包括錨栓(5)、錨板(6)、錨桿(7)、環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼筋(11)，所述錨桿(7)沿豎向穿插于混凝土主體當(dāng)中，所述錨板(6)為兩塊，分別布置在錨桿(7)的上下兩側(cè)，所述錨栓(5)用于固定錨板(6)和錨桿(7)，所述環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼筋(11)穿過型鋼構(gòu)件(4)布置在風(fēng)機圓臺(2)上。
8.如權(quán)利要求7所述的一種鋼骨混凝土預(yù)應(yīng)力風(fēng)機基礎(chǔ)，其特征在于，所述預(yù)應(yīng)力體系中預(yù)應(yīng)力的計算公式為：
9.如權(quán)利要求8所述的一種鋼骨混凝土預(yù)應(yīng)力風(fēng)機基礎(chǔ)，其特征在于，所述錨栓(5)、錨桿(7)為若干個，在錨板(6)上均勻分布。
10.一種鋼骨混凝土預(yù)應(yīng)力風(fēng)機基礎(chǔ)的施工方法，其特征在于，包括以下步驟：