塔的地基系统和塔的地基系统的安装方法与流程

文档序号:11110601阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种塔的地基系统,包括:

中心轴(1),设置在塔(24)的基部下方,使得中心轴(1)的中心垂直轴线基本上和塔(24)的垂直轴线(22)一致,并且在安装状态下完全或部分地埋置;

下部板(4),基本上由钢筋混凝土或预应力混凝土制成,设置在中心轴(1)下方,使得所述下部板(4)在安装状态完全地埋置,并且所述下部板(4)的构造基本上平坦,使得所述下部板(4)的最大水平尺寸超过所述下部板(4)的最大垂直尺寸;

侧向支撑装置,在安装状态下完全或部分地埋置,并且包括上端连接到中心轴(1)的至少三个支柱(2)和/或上端连接到中心轴(1)或塔(24)的至少三个带式张紧支柱(25),所述支柱(2,25)为具有线性或倾斜构造的元件,所述支柱(2,25)的纵向尺寸超过最大横向尺寸,并且两端在不同的水平线上,使得上端比下端更接近塔(24)的垂直轴线(22)。

2.根据权利要求1所述的塔的地基系统,还包括线性构造的至少一个肋(3),所述肋(3)具有两个端部并且最大纵向尺寸大于最大横向尺寸,所述肋(3)保持附连到至少一个支柱(2)的下端和下部板(4)上,并且侧向突出,使得至少一个端部相比肋(3)的其余非端部点距离塔的垂直轴线(22)最远。

3.根据权利要求1或2所述的塔的地基系统,其中,包括线性构造的至少一个外围梁(9)、顶部梁(11)或底部梁(10),所述外围梁(9)、顶部梁(11)或底部梁(10)最大纵向尺寸大于最大横向尺寸,并且保持附连到下部板(4)、至少一个肋(3)或支柱(2);所述外围梁基本上沿圆周布置,使得所述外围梁与中心轴分离并且所述外围梁相对于下部板(4)的中心的位置不是径向的。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的地基系统,其中,至少一个支柱(2,25)的下端保持与地基系统的至少一个下部元件(39)连接,(下部元件(39)可以是下部板(4),肋(3)或外围梁(9)),从而界定了位于中心轴(1)、下部板(4)和每个支柱(2)之间的一个基本上三角形并且中空的区域。

5.根据权利要求1、4和2或3所述的塔的地基系统,其中,包括至少一个支柱(2)和/或至少一个肋(3)和/至少一个外围梁(9)的至少一组构件集成到单个整体支撑件(15)上,所述单个整体支撑件(15)通过接合部与中心轴(1)或塔(24)相连。

6.根据前述任一项权利要求所述的塔的地基系统,其中,至少一个支柱(2)或至少一个肋(3)或至少一个外围梁(9)或至少一个整体支撑件(15)为预制元件。

7.根据前述任一项权利要求所述的塔的地基系统,其中,至少一个支柱(2)或至少一个肋(3)或至少一个外围梁(9)或至少一个整体支撑件(15)由混凝土、钢材或混合(混凝土和钢材)制成。

8.根据权利要求1所述的地基系统,其中,所述中心轴(1)是实心的并且由混凝土或混合(混凝土和钢材)制成。

9.根据权利要求1所述的塔的地基系统,其中,中心轴(1)是中空的并且由混凝土、金属或混合(混凝土和钢材)制成。

10.根据权利要求9所述的地基系统,其中,中心轴(1)包括销(13)形式的两个或更多个预制件,所述两个或更多个预制件通过基本上垂直的接合部(18)连接在一起。

11.根据权利要求9或10所述的塔的地基系统,其中,中心轴(1)包括两个或更多个的预制环(19),所述两个或更多个的预制环(19)通过单个构件或通过接合销(13)而保形,并且在所述两个或更多个预制环(19)之间存在接合预制环(19)的基本上水平的接合部(20)。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的塔的地基系统,其中,中心轴(1)包括基本上水平且平坦的上闭合板(14),所述上闭合板(14)保持与中空的中心轴(1)的壁相连,并且是用混凝土、钢材或其组合预制或现场构建的;并且所述上闭合板(14)在顶部界定了中心轴(1)内的中空空间,所述中空空间的底部进而由下部板(4)界定,并且可填充有压载材料(21)。

13.根据权利要求12所述的所述的塔的地基系统,其中,所述上闭合板(14)的高度或水平线基本上与连接支柱(2)的上端和中心轴(1)的附连件的高度或水平线一致。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的塔的地基系统,其中,中空的中心轴(1)在地平面上方垂直延伸,使得所述中心轴(1)部分地埋置并用作底座,所述底座增加了塔的基部相对于地平面的支撑高度。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的塔的地基系统,其中,所述中心轴具有至少一个门(26),以允许进入中心轴内部。

16.根据权利要求9至15中任一项所述的塔的地基系统,其中,中心轴的外壁具有至少一个突起(34),所述突起(34)的位置与连接支柱(2)与中心轴(1)的附连件一致,并且所述突起(34)的几何形状使得在所述中心轴(1)和所述支柱(2)之间产生与所述支柱(2)的纵向轴线基本上垂直的附连表面。

17.根据权利要求9至16中任一项所述的塔的地基系统,其中,侧向支撑装置不包括支柱,而包括根据现有技术的侧向突出的平坦肋。

18.根据权利要求1至7任一项和根据权利要求9所述的塔的地基系统,其中,下部板(4)包括厚度增加的中心区(27),中心轴(1)位于在所述中心区(27)上,所述中心区(27)的厚度大于围绕所述中心区(27)的下部板(4)的部分的厚度,从而在所述厚度增加的中心区域(27)的周界上产生侧壁,肋(3)(或集成了所述肋(3)的整体支撑件(15))的至少一端侧向连接到所述侧壁。

19.根据权利要求1至5中任一项所述的塔的地基系统,其中,支柱(2)(或包含所述支柱(2)的整体支撑件(15))和中心轴(1)和/或塔(24)和/或下部板(4)和/或肋(3)和/或外围梁(9)之间的至少一个附连件包括预应力系统。

20.根据权利要求19所述的塔的地基系统,其中,用于连接支柱(2)(无论是否形成整体支撑件(15))和中心轴(1)的预应力系统包括至少一个预应力线缆(5),所述预应力线缆(5)的一部分被容纳在支柱(2)的护套(6)中,护套(6)基本上平行于支柱(2)的纵向轴线;所述预应力线缆(5)跨过连接支柱(2)和中心轴(1)的附连件的表面穿入到所述中心轴(1)的内部。

21.根据权利要求20所述的塔的地基系统,其中,所述预应力线缆(5)纵向地穿过所述支柱(2)并且用于将支柱(2)的下端(或包含支柱(2)的整体支撑件)和地基系统的至少一个下部元件(39)附连。

22.根据权利要求9、12、13和20任一项所述的塔的地基系统,其中,所述预应力线缆(5)通过护套(8)跨过中心轴(1)的外壁,护套(8)为此目的而设置,上部板(14)容纳用于预应力线缆(5)的上端的锚固件(23)。

23.根据权利要求19或21所述的塔的地基系统,其中,支柱(2)(或包含所述支柱(2)的整体支撑件(15))的下端经由附连件以及包含至少一个预应力线缆(5)的预应力系统连接到地基系统的至少一个下部元件(39)上(可以是下部板(4),肋(3)或外围梁(9)),所述预应力线缆(5)的至少一部分被容纳在所述支柱(2)的护套(6)中,所述护套(6)基本上平行于所述支柱(2)的纵向轴线;并且所述预应力线缆(5)跨过所述下部结构元件(39)和所述支柱(2)的下端之间(或所述下部结构元件和包含所述支柱(2)的整体支撑件(15)之间)的附接件的表面穿入到所述下部结构元件(39)中;并且预应力线缆的下端的锚固件(23)被容纳在塔的地基系统的下部结构元件(39)中。

24.根据权利要求19至23中任一项所述的塔的地基系统,其中,使用预应力杆代替预应力线缆(5)。

25.根据权利要求6、10、11或12中任一项所述的塔的地基系统,其中,至少一个预制元件,包括支柱(2)或肋(3)或外围梁(9)或整体支撑件(15)或形状为销(13)或环(19)的中心轴的预制件,使用湿接合部附连到塔的地基系统的另一个元件,湿接合部用于接合二者之间的灰浆、浆料、树脂或技术中已知的其它可固化材料。

26.根据前述任一项权利要求所述的塔的地基系统,其中,包括以线缆和/或预应力杆形式的带式支柱(25),其中至少一个带式支柱(25)的下端直接连接到地面或连接到地面上的与下部板分离的锚固元件。

27.根据权利要求1所述的塔的地基系统,还包括用来将负荷传递到地面或提高地面容量的元件。

28.根据前述任一项权利要求所述的塔的地基系统,其中,所述下部板(4)包括位于所述中心轴(1)下方的中心模块(36)和与中心模块(36)分离的至少一个自由模块(35),所述自由模块(35)比所述中心模块(36)距所述塔(22)的竖直轴线更远并且通过至少一个肋(3)(或包含所述肋(3)的整体支撑件(15))连接到所述中心模块(36)。

29.一种采用根据前述任一项权利要求所述的地基系统的风力涡轮机和/或风塔。

30.一种根据前述任一项权利要求所述的塔的地基系统的安装方法,所述安装方法包括以任何技术上可行的顺序执行的以下步骤:

a)挖掘和准备用于支撑地基的地面;

b)通过单独的元件或通过先前预组装的模块或钢筋笼(装甲)来设置包含下部板的被动型和/或主动型(预应力)防护装备;

c)建造或安装中心轴的至少一部分;

d)在下部板上填充土壤,直到下部板完全埋置;

还包含在步骤c)之后以任何顺序执行的以下步骤:

e)将中心轴(1)与下部板(4)连接;

f)将塔(24)连接到中心轴(1)

g)将支柱(2)与中心轴(1)或塔(24)连接;

还包括在步骤g)之前执行的以下步骤:

h)建造或安装支柱(2)(或形成这些支柱(2)的整体支撑件(15))以及,如果有肋(3)或外围梁(9),建造或安装和肋(3)或外围梁(9)。

还包含在步骤b)之后和步骤d)之前执行的以下步骤:

i)用混凝土浇筑下部板。

31.根据权利要求30所述的安装方法,其中,所述塔的地基系统包括至少一个预制元件(支柱(2)、肋(3)、外围梁(9)、整体支撑件(15)或中心轴(1)的预制部分(13,14,19)),则所述安装方法还包括在步骤d)之前执行的以下步骤:

j)预制地基系统的至少一个预制元件并运输到现场。

32.根据权利要求30所述的安装方法,其中,所述塔的地基系统包括中空的中心轴(1),所述安装方法还包括在步骤c)之后以任何顺序执行以下步骤中的任何一个:

k)用压载材料填充中心轴(1)的内部的至少一部分;

l)构建或组装中心轴的上闭合板(14);

33.根据权利要求30所述的安装方法,其中,所述塔的地基系统包括位于下部板下方的肋(3)和/或外围梁(9),所述安装方法还包括在步骤i)之前执行的以下步骤:

m)在所述塔的地基系统的挖掘底部处挖出用于放置肋(3)或外围梁(9)的至少一个沟槽(33),在所述肋(3)或外围梁(9)在现场混凝土浇筑制成的情况下,所述沟槽能够作为抵靠地面的框架。

34.根据权利要求30所述的安装方法,所述塔的地基系统包括预制肋(3)(或包括所述肋(3)的预制整体件(15))和具有厚度增加的中心区域(27)的下部板(4)或由现场混凝土建造的中心轴(1),所述方法还包括在步骤i)之前的步骤:

n)将用作侧向框架的模板框架(28)设置在厚度增加的中心区域(27)(或由现场混凝土建造的中心轴(1))中,并且同时用作定位和/或紧固肋(3)(或包含所述肋(3)的预制整体部件(15))的预制件的模板元件。

35.根据权利要求30所述的安装方法,其中,所述塔的地基系统包括中心轴(1),中心轴(1)包括预制部分、销(13)和/或环(19),所述安装方法还包括在步骤c)之前执行的以下步骤:

o)对包括两个或更多个预制件的中心轴(1)或组成中心轴(1)的任何部分在不同于其最终位置的位置执行预组装,包括执行预组装所需的预制件之间的接合的执行;

p)使用装载和/或起重装置将预先组装的中心轴(1)(或由两个或更多个预组装的预制件组成的中心轴(1)的任何部分)移动和设置在其最终位置。

36.根据权利要求30所述的安装方法,所述塔的地基系统包括预应力系统,所述预应力系统用于将至少一个支柱(2)(或集成所述支柱(2)的整体支撑件(15))与中心轴(1)以及与塔的地基系统的至少一个下部元件(下部板(4)、肋(3)或外围梁(9))接合,所述预应力系统至少包括:

-预应力线缆(5),所述预应力线缆(5)在安装状态下纵向跨过所述支柱(2),使得所述预应力线缆(5)的上端从支柱伸出并且穿入中心轴(1)和/或中心轴(1)的上闭合板(14)的内部,并且所述预应力线缆(5)的下端从所述支柱(2)伸出并且穿入地基系统(39)的下部元件(39);

-护套(6),纵向跨过所述支柱(2)并在最终位置容纳所述预应力线缆(5)的一部分;

-预应力线缆(5)的上端的锚固件(23),设置在中心轴(1)内或中心轴的上闭合板(14)内;

-护套(7),具有一个或多个对准的部分(7),允许预应力线缆(5)从所述支柱(2)的上端经过中心轴(1)和/或上闭合板(14)到达所述锚固件(23);

-预应力线缆(5)的下端的锚固件(29),设置在塔的地基系统的下部元件(39)处;

-护套(8),具有一个或多个对准的部分(8),允许预应力线缆(5)从所述支柱(2)的下端经过塔的地基系统的至少一个下部元件(39)到达所述锚固件(29)(所述下部元件(39)可以在整体支撑件(15)处与所述支柱(2)集成或者不与所述支柱(2)集成);

所述方法还包括在步骤h)之后执行的以下步骤:

q)将所述预应力线缆(5)从上向下或从下向上穿线通过设置在所述线缆跨过的元件中护套(6,7,8);

r)将所述预应力线缆(5)固定到所述锚固件(23,29)之一,向所述预应力线缆(5)施加张力,然后固定另一个锚固件(23,29)。

s)任选地,用材料填充护套(6,7,8)的至少一部分,以保护所述预压线缆(5)和/或将所述预压线缆(5)粘附到所述预压线缆(5)跨过的元件上。

37.根据权利要求30所述的安装方法,所述塔的地基系统至少包括由混凝土制成的预制支柱(2)和由混凝土制成的预制中心轴(1),并且包括用于将所述一个支柱(2)(或集成所述支柱(2)的整体支撑件(15))和所述中心轴(1)接合的预应力系统,所述预应力系统至少包括:

-预应力线缆(5),所述预应力线缆(5)在安装状态下纵向跨过所述支柱(2),使得所述预应力线缆(5)的上端从支柱伸出并且穿入中心轴(1)和/或中心轴(1)的上闭合板(14)的内部,并且所述预应力线缆(5)的下端从所述支柱(2)伸出并且穿入地基系统(39)的至少一个下部元件(39);

-护套(6),纵向跨过所述支柱(2),所述护套(6)在最终位置容纳所述预应力线缆(5),并且在上端包括弯曲开口,从而允许所述预应力线缆(5)在所述护套(6)的出口处以比支柱(2)的纵向轴线更加垂直地临时定向;

-预应力线缆(5)的上端的锚固件(23),位于中心轴(1)内或中心轴(1)的上闭合板(14)内;

-具有一个或多个对准部分的护套(7),允许预应力线缆(5)从所述支柱(2)的上端经过所述中心轴(1)和/或上闭合板(14)到达所述锚固件(23),并且在其下端包括弯曲开口(30),所述弯曲开口(30)允许所述预应力线缆(5)以比所述护套(7)的纵向轴线更垂直的方向穿入到所述护套(7)中;

-预应力线缆(5)的下端的锚固件(29),被容纳在地基系统的下部元件(39)内;

所述方法还包括在步骤h)之前执行的以下步骤:

t)将预应力线缆(5)穿线通过所述支柱(2)的护套(6),使得线缆的一部分从支柱(2)的上端伸出;

u)任选地,将锚固件(29)预先固定在预先穿线到支柱(2)中的预应力线缆(5)的下端;

所述方法还包括在步骤c)之前执行的以下步骤:

v)在所述预应力线缆(5)从所述支柱(2)的上端伸出的部分处施加暂时紧固装置(31),所述暂时紧固装置(31)允许暂时转向所述线缆并将所述线缆固定在比所述支柱的纵向轴线更垂直的方向上;

步骤c)在步骤h)之后执行(并且必要的话在步骤o)之后执行),并且包括将预制中心轴(1)或预制中心轴(1)包含的预制件(13,19)中的任何一个悬挂并下降到其最终位置,使得预先穿线到所述支柱(2)中的所述预应力线缆(5)在下降过程中通过所述弯曲开口(30)穿入到所述中心轴(1)的所述护套(7)中,所述弯曲开口(30)允许线缆以比所述支柱(2)的纵向轴线更垂直的方向进入;步骤c)还任选地包括由操作者或合适的辅助装置访问所述预应力线缆(5)的上端,以在所述下降过程中协助所述预应力线缆(5)穿线通过所述护套(7);步骤c)还任选地包括使用临时设置在所述预应力线缆(5)的上端处的柔性帽(32)作为引导件,并且在所述下降过程中促进所述预应力线缆(5)穿线到所述护套(7)中;

所述方法还包括在步骤c)之后执行的以下步骤:

w)将所述预应力线缆(5)固定到所述锚固件(23,29)之一,向所述预应力线缆(5)施加张力,然后固定另一所述锚固件(23,29)。

x)任选地,用材料填充护套(6,7)的至少一部分,以保护所述预压线缆(5)和/或将所述预压线缆(5)粘附到所述预压线缆(5)所跨过的元件。

38.根据权利要求30所述的安装方法,所述塔的地基系统包括至少一个预制支柱(2),其中,所述方法的步骤h)包括使用至少一个固定支柱(17),所述至少一个固定支柱(17)允许调节和/临时固定预制支柱(2)的位置。

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