一种陆上风力发电塔卫星式基础及布置方法与流程

本发明属于风力发电机基础技术领域，涉及一种陆上风力发电塔卫星式基础及布置方法。

背景技术：

能源是人类社会发展必不可少的重要支撑。随着社会的不断发展，人们的环保意识不断增强，对清洁能源的需求越来越高。而风力发电是一种非常环保的能源形式，同时目前自然环境中蕴量巨大的风能并未得到有效的开发，因此风力发电日益受到世界各国的重视。

随着世界各国风电装机规模快速的增长，风力发电机组装机数量也同步增加。风力发电塔是风力发电机组的主要构件，当前随着风力发电的不断发展，越来越多的出现超高或巨型的风力发电塔。

目前的风力发电塔普遍采用一塔一基的设计模式，而随着风力发电塔体积、高度和重量的不断增大，为了保证承载的稳定性，用于承载其的基础不得不越做越大，一方面，费时费力，耗材消耗大，极大地增大了风力发电塔的建设成本，另一方面，其占地广，极大地影响了风力发电塔的布置。

因此，开发一种占地小、耗材消耗小且成本低廉的陆上风力发电塔卫星式基础极具现实意义，而一塔多基的设计模式更能有效地满足超高、巨型风力发电塔的建设需要。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的陆上风力发电塔基础占地广、影响风力发电塔的布置、费时费力、耗材消耗大且建设成本高昂的缺陷，提供一种占地小、耗材消耗小且成本低廉的陆上风力发电塔基础。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种陆上风力发电塔卫星式基础，至少包括一个直接承载陆上风力发电塔的主塔身基础和围绕主塔身基础圆周均匀布置的三个及以上卫星基础；

所述陆上风力发电塔的塔身竖直布置在主塔身基础上，所述卫星基础通过预应力拉索与陆上风力发电塔的塔身连接。

本发明的一种陆上风力发电塔卫星式基础，通过在主塔身基础周围均匀布置的三个及以上卫星基础分担主塔身基础承载的压力，进而缩小主塔身基础的尺寸，圆周均匀分布的卫星基础受力均匀，能够显著提升其承载的稳定性，即在保证超高/大型风机发电机塔的基础稳定前提下减少耗材的消耗，降低建设成本，同时，分散式的布置能够减小占地面积，能够极大地方便风力发电塔的布置，此外，分散式的布置在进行工程施工时，能够同时展开各基础的施工，其施工速度快，应用前景好。

作为优选的技术方案：

如上所述的一种陆上风力发电塔卫星式基础，所述主塔身基础包括基座i；

所述基座i为混凝土浇筑件；

所述基座i的上方布置有用于陆上风力发电塔的塔身固定连接的钢环i，所述钢环i上设有贯穿所述基座i的锚杆，所述锚杆成对设置在钢环i的圆周上呈环形排布，所述锚杆的另一端与埋设在基座i内的钢环ii连接。本发明的主塔身基础的保护范围并不仅限于此，此处仅给出一种可行的技术方案而已，本领域技术人员可根据实际需求选择合适的主塔身基础，本发明的主塔身基础相比于现有技术的单独基础，尺寸小，占地面积小。

如上所述的一种陆上风力发电塔卫星式基础，所述基座i包括圆台结构及与其较小直径端连接的圆柱结构；

圆柱结构的直径与圆台结构较小直径端的直径相等且两者无缝连接。在施工时可用回填土将基座i的圆台结构覆盖以对其进行二次加固。本发明的基座i的结构并不仅限于此，此处仅给出一种可行的技术方案而已，本领域技术人员可根据实际需求选择合适的形状及尺寸。

如上所述的一种陆上风力发电塔卫星式基础，所述钢环i安装在所述圆柱结构的自由端；

所述基座i布置在基座台i上，所述基座台i是在已平整的基坑底部浇筑而成的混凝土找平层。

如上所述的一种陆上风力发电塔卫星式基础，所述卫星基础包括基座ii；

所述基座ii为混凝土浇筑件；

所述预应力拉索的一端预埋在基座ii内，另一端与陆上风力发电塔的塔身连接。

如上所述的一种陆上风力发电塔卫星式基础，一卫星基础与陆上风力发电塔的塔身通过多根相互平行的预应力拉索连接，相互平行的预应力拉索能够保证每根预应力拉索受力均匀，可避免单根预应力拉索受力过大发生断裂；

所述多根预应力拉索的两端分别设有固定彼此的钢板结构i和钢板结构ii，其中钢板结构i预埋在基座ii内，所述预应力拉索外套有灌浆套筒，在套筒内进行灌浆，待套筒内的水泥凝固能够对预应力拉索进行加固，所述基座ii内还埋设有拉索支撑钢架，拉索支撑钢架另一端固定在灌浆套筒上，对其进行支撑。

如上所述的一种陆上风力发电塔卫星式基础，所述基座ii为四棱台结构；其布置在基座台ii上，所述基座台ii是在已平整的基坑底部浇筑而成的混凝土找平层；

所述基座ii上覆有回填土，以对基座ii二次加固。

本发明还提供一种如上所述的一种陆上风力发电塔卫星式基础的布置方法，多个陆上风力发电塔卫星式基础之间呈网状结构排布，其中位于网状结构中心的卫星基础同时与邻近的主塔身基础连接。

本发明的布置方法，同一卫星基础能够为多个风力发电塔主塔身提供支撑，这不仅极大地减少耗材的用量，而且能够提高网状结构中各风力发电塔主塔身的整体稳定性和抗风能力，其支撑稳定性相比于单一陆上风力发电塔基础更佳，在进行施工时，各卫星基础可同时施工，施工面大、速度快，应用前景好。

作为优选的技术方案：

如上所述的布置方法，所述网状结构包括四个主塔身基础和九个卫星基础；

其中，九个卫星基础呈田字形排布(一个主塔身基础周围布置有四个卫星基础)，田字形中心的卫星基础通过预应力拉索同时与四个主塔身连接，田字形四角的卫星基础通过预应力拉索分别与一个主塔身连接，其余的卫星基础通过预应力拉索分别同时与两个主塔身连接。

如上所述的布置方法，所述网状结构包括五个主塔身基础和六个卫星基础；

其中，五个卫星基础围成正五边形(一个主塔身基础周围布置有三个卫星基础)，正五边形的中心还设有一个通过预应力拉索分别与五个主塔身连接的卫星基础，其余的卫星基础通过预应力拉索分别与一个主塔身连接。本发明的保护范围并不仅限于此，此处仅给出一种可行的技术方案，本领域技术人员可根据实际情况合理布置网状结构。

有益效果：

(1)本发明的陆上风力发电塔卫星式基础，通过在主塔身基础周围布置卫星基础分担主塔身基础承载的压力，缩小主塔身基础的尺寸，同时圆周均匀分布的卫星基础受力均匀，能够显著提升陆上风力发电塔的稳定性；

(2)本发明的陆上风力发电塔卫星式基础，分散式的布置不仅能够在保证超高/大型风机发电机塔的基础稳定前提下减少耗材(钢筋混凝土等材料)的消耗，降低建设成本，而且能够减小占地面积，能够极大地方便风力发电塔的布置；

(3)本发明的陆上风力发电塔卫星式基础，分散式的布置在进行工程施工时，能够同时展开各基础的施工，其施工速度快，应用前景好；

(4)本发明的陆上风力发电塔卫星式基础的布置方法，不仅能够极大地减少耗材的用量，而且能够提高网状结构中各风力发电塔主塔身基础的整体稳定性和抗风能力，其支撑稳定性相比于单组陆上风力发电塔卫星式基础更佳，在进行施工时，各卫星基础可同时施工，施工面大、速度快，应用前景好。

附图说明

图1为本发明的陆上风力发电塔卫星式基础的示意图；

图2和3分别为本发明的主塔身基础的结构示意图和俯视图；

图4为图3a-a截面图；

图5为图4b处放大图；

图6为本发明的卫星基础的俯视图；

图7为图6c-c截面图；

图8为实施例3的网状结构的示意图；

图9为实施例4的网状结构的示意图(图8和9中圆形表示卫星基础，方形表示主塔身基础)；

其中，1-钢环i，2-基座i，21-圆柱结构，22-圆台结构，3-锚杆，4-基座ii，5-基座台ii，6-灌浆套筒，7-预应力拉索，8-钢板结构i，9-钢板结构ii，10-回填土，11-钢环ii，12-拉索支撑钢架。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步阐述。

实施例1

一种陆上风力发电塔卫星式基础，如图1所示，一包括一个直接承载陆上风力发电塔的主塔身基础和围绕主塔身基础圆周均匀布置的三个卫星基础；

陆上风力发电塔的塔身竖直布置在主塔身基础上，卫星基础通过预应力拉索7与陆上风力发电塔的塔身连接；

主塔身基础如图2～5所示，包括基座i2，基座i2为混凝土浇筑件，基座i2包括圆台结构22及与其较小直径端连接的圆柱结构21，圆柱结构21的直径与圆台结构22较小直径端的直径相等且两者无缝连接；

基座i2的上方即圆柱结构21的自由端布置有用于陆上风力发电塔的塔身固定连接的钢环i1，钢环i上设有贯穿基座i2的锚杆3，锚杆3成对设置在钢环i1的圆周上呈环形排布，锚杆3的另一端与埋设在基座i2内的钢环ii11连接；

基座i2布置在基座台i上，基座台i是在已平整的基坑底部浇筑而成的混凝土找平层；

卫星基础如图6～7所示，包括基座ii4，基座ii4为混凝土浇筑件，其为四棱台结构，布置在基座台ii5上，基座台ii5是在已平整的基坑底部浇筑而成的混凝土找平层，基座ii4上覆有回填土10；

预应力拉索7的一端预埋在基座ii4内，另一端与陆上风力发电塔的塔身连接，一卫星基础与陆上风力发电塔的塔身通过多根(共四根)相互平行的预应力拉索7连接，多根预应力拉索7的两端分别设有固定彼此的钢板结构i8和钢板结构ii9，其中钢板结构i8预埋在基座ii4内，预应力拉索7外套有灌浆套筒6(每两根预应力拉索7外套有一根灌浆套筒6)。

经验证，本发明的陆上风力发电塔卫星式基础，通过在主塔身基础周围布置卫星基础分担主塔身基础承载的压力，缩小主塔身基础的尺寸，同时圆周均匀分布的卫星基础受力均匀，能够显著提升陆上风力发电塔的稳定性；分散式的布置不仅能够在保证超高/大型风机发电机塔的基础稳定前提下减少耗材(钢筋混凝土等材料)的消耗，降低建设成本，而且能够减小占地面积，能够极大地方便风力发电塔的布置；分散式的布置在进行工程施工时，能够同时展开各基础的施工，其施工速度快，极具应用前景。

实施例2

一种陆上风力发电塔卫星式基础，其结构与实施例1基本相同，不同在于一个主塔身基础周围对应布置有四个卫星基础。

实施例3

一种陆上风力发电塔卫星式基础的布置方法，其整体呈如图8所示的网状结构排布，网状结构包括四个主塔身基础(对应图8中方块)和九个卫星基础(对应图8中圆形)，主塔身基础及卫星基础的整体结构与实施例1相同；

其中，九个卫星基础呈田字形排布，田字形中心的卫星基础通过预应力拉索同时与四个主塔身连接，田字形四角的卫星基础通过预应力拉索分别与一个主塔身连接，其余的卫星基础通过预应力拉索分别同时与两个主塔身连接。

经验证，本发明的陆上风力发电塔卫星式基础的布置方法，不仅能够极大地减少耗材的用量，而且能够提高网状结构中各风力发电塔主塔身的整体稳定性和抗风能力，其支撑稳定性相比于单个陆上风力发电塔基础更佳，在进行施工时，各卫星基础可同时施工，施工面大、速度快，应用前景好。

实施例4

一种陆上风力发电塔卫星式基础的布置方法，其整体呈如图9所示的网状结构排布，网状结构包括五个主塔身基础(对应图9中方块)和六个卫星基础(对应图9中圆形)，主塔身基础及卫星基础的整体结构与实施例1相同；

其中，五个卫星基础围成正五边形，正五边形的中心还设有一个通过预应力拉索分别与五个主塔身连接的卫星基础，其余的卫星基础分别与一个通过预应力拉索主塔身连接。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应该理解，这些仅是举例说明，在不违背本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。