一種預應力混凝土風電機組基礎的製作方法

2023-05-18 17:37:26

本實用新型涉及一種預應力混凝土風電機組基礎。適用於風力發電基礎結構工程領域的天然地基混凝土基礎和樁基混凝土承臺等。

背景技術：

風電機組基礎環是目前連接塔架和基礎的主要形式，承受並傳遞巨大彎矩。作為風電機組基礎設計的指導性文件，《風電機組地基基礎設計規定》並未對風機基礎環與基礎連接設計計算分析做出詳細的規定。風電機組基礎環的結構形式本身存在先天不足的缺點，即基礎環的抗疲勞性能好，而基礎混凝土疲勞效應小，基礎環周邊的混凝土在疲勞荷載反覆作用下易產生裂縫。特別在極端荷載條件下，基礎局部應力顯著提升，基礎環與混凝土之間的粘結力逐漸喪失，導致基礎環周邊混凝土的破裂面逐步擴大，粗糙的破裂面處混凝土不斷被磨損成粉末顆粒，滲入基礎內的水體將逐漸充滿整個破裂面空隙，粉末顆粒將以灰漿的形式不斷被擠出破裂面，再沿著基礎環與基礎之間的縫隙通道被擠出基礎，從而造成基礎環底法蘭處一定範圍內的混凝土將逐漸被掏空，進而形成空腔，不利於基礎環的穩定，從而造成風電機組運行中產生劇烈晃動。風機基礎一旦出現上述問題與現象，一般採取鑽孔注漿加強與重做止水結構的處理措施，但依然很難長期有效解決。

因此，風機基礎在設計時亟需給基礎環施加預應力，減少風機基礎在風機運行時產生的疲勞和應力集中現象，然而現實中實現起來非常困難，技術難度大，施工要求高。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是：針對上述存在的問題，提供一種預應力混凝土風電機組基礎，旨在有效抵抗風機基礎環和混凝土基礎間的剪切力和衝壓，同時將力擴散到更外圍的混凝土區域，有效解決風機基礎環周邊混凝土應力集中和混凝拉裂與壓剪破壞等問題，實現預應力加載的目標。

本實用新型所採用的技術方案是：一種預應力混凝土風電機組基礎，具有混凝土基礎、預埋在基礎內的基礎鋼筋、預埋在基礎頂部的風機基礎環及焊接在風機基礎環底部的底部法蘭，其特徵在於：在混凝土基礎內、風機基礎環的周邊設置灌漿鋼環，灌漿鋼環上預設灌漿管並引管至基礎外。

所述灌漿鋼環有若干圈，固定於由基礎鋼筋搭設的鋼筋籠內部，內圈的灌漿鋼環與風機基礎環保持設定間距。

所述灌漿鋼環橫截面為兩端呈圓弧狀，中間呈扁平狀，中間形成空腔。

所述內圈的灌漿鋼環包括風機基礎環外側豎直布置的灌漿鋼環或底部法蘭下方水平布置的灌漿鋼環或採用上述豎直及水平同時布置灌漿鋼環的結構。

所述灌漿管的數量≧2個，一個為高壓注漿管，其餘為排氣管。

本實用新型的有益效果是：1、本實用新型既可應用於陸上風電，亦可應用於海上風電；2、本實用新型設計合理，在混凝土基礎內部設置灌漿鋼環，通過在鋼環體內高壓注漿使其膨脹預拉的方式，灌漿鋼環上下端保證不被破壞，中間受灌漿體灌注時的高壓膨脹鼓起預拉，為風機基礎環周邊混凝土提供預應力，能夠有效抵抗了風機基礎環和混凝土基礎間的剪切力和衝壓，同時將力擴散到更外圍的混凝土區域，有效解決了基礎環周邊混凝土應力集中和混凝拉裂與壓剪破壞等問題；3、本實用新型中關鍵部分——灌漿鋼環可在鋼結構加工廠提前大批次預製，有利於節省工期，施工高效可行；4、本實用新型靈活使用灌漿鋼環，可在風機基礎環周圍放置多道，大大增強基礎強度，有利於延長使用壽命。

附圖說明

圖1為本實用新型的立面圖。

圖2為圖1的局部放大圖。

具體實施方式

如圖1、圖2所示，本實施例為一種預應力混凝土風電機組基礎，具有混凝土基礎6、預埋在基礎內的基礎鋼筋4、預埋在基礎頂部的風機基礎環5及焊接在風機基礎環底部的底部法蘭7，在混凝土基礎6內、風機基礎環5的周邊設置若干圈灌漿鋼環2，灌漿鋼環上預設灌漿管1並引管至基礎外。灌漿鋼環2橫截面為兩端呈圓弧狀，中間呈扁平狀，中間形成空腔。灌漿鋼環固定於由基礎鋼筋4搭設的鋼筋籠內部，內圈的灌漿鋼環2與風機基礎環5應保持設定間距。內圈的灌漿鋼環2包括風機基礎環5外側豎直布置的灌漿鋼環2或底部法蘭7下方水平布置的灌漿鋼環2或同時採用豎直和水平的灌漿鋼環2。

本實施例中，灌漿管1的數量為2個，一個為高壓注漿管，另一個為排氣管，灌漿管1進漿口距離混凝土基礎頂面約170mm。在鋼結構加工廠預製高度為320mm、寬度為80mm、板厚為5mm的灌漿鋼環2，並在現場進行拼接焊成整體，預先在基礎鋼筋4搭設的鋼筋籠內部設置固定，根據需要可設多圈，內圈的灌漿鋼環2與風機基礎環5要保持一定間距，本例取200mm。混凝土基礎6澆築養護7天後，通過灌漿管1對環狀焊接的灌漿鋼環2內部進行高壓灌漿，灌漿體3灌注時應保證一定的壓力，壓力約為10MPa，灌漿鋼環2內部充滿灌漿體3後繼續灌漿一定時間後立即關閉灌漿管1，使其形成一個密閉整體結構，然後與風機基礎混凝土同期養護至規定時間。

本實施例的工作原理：通過在灌漿鋼環2內部高壓灌漿方式，灌漿鋼環2中間受灌漿體3連續灌注時的高壓膨脹鼓起預拉，為風機基礎環5周邊的混凝土基礎6提供預應力，能夠有效抵抗風機基礎環5和混凝土基礎6間的剪切力和衝壓，同時將力擴散到更外圍的混凝土區域，有效解決風機基礎環5周邊混凝土應力集中和混凝拉裂與壓剪破壞等問題。

本實用新型可通過在風機基礎環5周圍放置多道灌漿鋼環2的方式來增強基礎強度，有利於延長使用壽命；此外，本實用新型的灌漿鋼環2和灌漿管1可在鋼結構加工廠提前預製，有利於提高施工效率，節省工期。