适用于全地形弱地压抗倾斜的风电吊装塔机桁架式底架的制作方法

1.本发明属于起重机械技术领域，更具体讲涉及一种适用于全地形弱地压抗倾斜的风电吊装塔机桁架式底架，尤其适合于工期短、转场频繁的风电吊装塔机配用。


背景技术：

2.自立式塔式起重机是塔机上部通过与底架结构连接后站立在地面上，将载荷传递至地面基础，底架结构可以通过预埋式基础、地锚式底架或者压重式底架与地面连接。预埋式底架的造价低、费用少，但是不能重复利用，而且拆卸困难，一般适合工期长、塔机转场不频繁的场合。地锚式或压重式底架一般采用箱梁结构，造价较高，虽然可以重复利用，但是因为底架受力复杂、结构尺寸较大、很笨重，具有安装困难、不方便转场和运输的缺点。由于风电吊装塔机每台工程建设周期很短，约为5～7天，转场非常频繁，底架部分需要经常拆装，且考虑到地质基础的差异性、施工的经济性、安装拆卸及运输的便捷性，底架需要适应地基承载力要求低、基础简单处理、不做永久性基础、结构轻巧等全地形地质基础的施工要求。


技术实现要素：

3.本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种适用于全地形弱地压抗倾斜的风电吊装塔机桁架式底架。本发明的底架能够满足地基承载力要求低、抗倾斜、基础简单的全地形地质基础的施工要求，能够兼容多种地质基础的差异性，具有受力合理、结构轻巧、自重轻、造价低、便于安装和拆卸、方便转场和运输、操作方便的优点，尤其适合与工期短、转场频繁的风电吊装塔机配用。
4.本发明的目的可通过下述技术措施来实现：本发明的一种适用于全地形弱地压抗倾斜的风电吊装塔机桁架式底架，包括支撑在塔底基础节底下方的桁架式十字形底架（十字形底架为桁架式结构，作为塔底基础节的安装基础，支撑连接塔底基础节，塔机上部载荷通过塔身弦杆、腹杆部分以及斜支撑传给十字形底架，承受压力和拉力），两端分别铰接在塔底基础节上部和十字形底架顶面的四根斜支撑（支撑在塔底基础节上部和十字形底架之间，传递塔机上部载荷），支撑在十字形底架四个最远端下方的四组支座和基距阔面支腿（通过基距阔面支腿可以大大减小接地压力，能够满足地基承载力要求低、基础简单的全地形地质基础的施工要求，能够兼容多种地质基础的差异性），其特征在于：每个所述支座与十字形底架之间均通过高度调节式球铰组件相结合（采用高度调节式球铰组件能够使四组支座和基距阔面支腿受力均匀，并配合水平仪来检测底架的水平度，既避免了基础沉降产生误差而导致设备出现危险，又提高了塔机整体抗倾斜能力，能够满足地基不平整、基础简单的全地形地质基础的施工要求，能够兼容多种地质基础的差异性）；高度调节式球铰组件包括由圆柱体加工而成的上部为半球结构、下部为外螺纹段的球柱，内腔为与半球结构相匹配的半球凹槽、且固定在十字形底架最远端下底面的上支块（半球结构与半球凹槽之间为球面配合，具有自调平功能，提高了塔机整
体抗倾斜能力），内腔为与外螺纹段相匹配的内螺纹腔、且固定在支座顶面的下支块（球柱的下部与下支块通过螺纹结合实现快速连接，并且根据实际情况需要调整高度时只需通过旋转球柱就可以轻松实现）。
5.本发明中所述球柱中外螺纹段的长度大于下支块中内螺纹腔的长度（这样只需旋转球柱就可以轻松实现需要调整高度，并配合水平仪检测底架的水平度，能够快速调平底架，既避免了基础沉降产生的误差导致设备出现危险，又提高了塔机整体抗倾斜能力）。
6.本发明中所述十字形底架包括由上连段和对角十字架上下叠置固定结合而成的中间连接件（中间连接件通过上连段支撑连接塔底基础节，中间连接件通过对角十字架铰接四根一字梁形成十字型大底架，具有结构轻巧、自重轻、造价低的优点），分别铰接在对角十字架的四个端头、并向外延伸的一字梁（与对角十字架铰接相连形成十字型大底架，并且能够根据工作或运输的需要快速张开或合拢的一字梁，具有方便转场、便于装拆、运输便捷、操作简单、使用方便的优点），铰接支撑在四根一字梁的远端、且与在四根一字梁组合形成两个对顶三角形的两根水平长撑杆（水平长撑杆将两个相邻一字梁围成稳定的三角支架，使一字梁与对角十字架中的短梁固定成一条直线，增加一字梁的侧向稳定性，传递水平方向的载荷），支撑在对角十字架的四个近端与对应侧水平长撑杆中部的四根水平短撑杆（增加三角支架的刚度，并传递水平方向载荷）；所述上连段的横截面与塔底基础节的横截面相同（在利用本发明来支撑风电吊装塔机时，直接在上连段上搭接塔底基础节，然后在塔底基础节的上方搭接塔身标准节即可，操作简单、使用方便 ）。
7.本发明中四根所述斜支撑的上端分别铰接在塔底基础节四根弦杆的上部，四根斜支撑的下端分别铰接在四根一字梁的远端顶面（斜支撑连接在塔底基础节的弦杆和一字梁后构成直角大三角支撑框架，承受塔机上部的载荷，大大改善了传统以塔底基础节的横截面做主支撑的受力状况，受力合理、结构简单、自重轻、经济、实用）。
8.本发明中所述支座是由下底板、上底板、立筋板和封板组成的四棱台结构（下大上小的棱台结构便于将上部载荷均匀分散地传递到下方支腿上）；所述下底板向外延伸出封板下沿之外（便于压块快速压紧下底板）；在所述上底板的中心加工有与球柱的外螺纹段相匹配的内螺纹、并与下支块中内螺纹腔一起配做（保证顺利旋转球柱进行高度调整）。
9.本发明中所述基距阔面支腿为长方体箱型结构（便于将载荷均匀传至地面），在基距阔面支腿的上面设置有定位条和压块（定位条便于快速定位下底板，压块用于快速压紧下底板）；所述基距阔面支腿的底面面积不低于16平方米（与传统12平方米以下的基距和塔身预埋式底座结构相比，基距阔面支腿的接地压力大大减小，使得地质基础只需简易处理即可，适合于全地形使用）。
10.本发明的设计原理如下：本发明改进了传统风电吊装塔机十字形底架系统中支腿与十字形底架的连接方式——即通过高度调节式球铰组件的自调平过渡连接代替了传统支腿与十字形底架的直接结合，这样利用高度调节式球铰组件能够使四组支座和基距阔面支腿受力均匀，并配合水平仪来检测底架的水平度，既避免了基础沉降产生误差而导致设备出现危险，又提高了塔机整体抗倾斜能力，能够满足地基不平整、基础简单的全地形地质基础的施工要求，能够兼容多种地质基础的差异性。而且本发明中基距阔面支腿的底面面积不低于16平方米，与传统12平方米以下的基距和塔身预埋式底座结构相比，基距阔面支腿的接地压力大大减
小，使得地质基础只需简易处理即可，适合于全地形使用。此外，本发明保留了传统风电吊装塔机十字形底架系统中桁架结构的十字形底架和支撑在十字形底架的一字梁顶面与塔底基础节的弦杆上部之间的斜支撑——本发明通过中间连接件下部的对角十字架与四个铰接相连的一字梁构成了能够根据工作或运输的需要快速张开或合拢的十字型大底架，可以整体运输、无需拆分，具有方便转场、运输便捷、操作简单、使用方便的优点；本发明通过斜支撑连接在塔底基础节的弦杆和一字梁后构成直角大三角支撑框架，塔机上部载荷通过塔身弦杆、腹杆部分以及斜支撑稳定地传给十字形底架，大大改善了传统以塔底基础节的横截面做主支撑的受力状况，具有受力合理、结构简单、自重轻、造价低、经济、实用的优点。
11.本发明的有益技术效果如下：本发明的底架能够满足地基承载力要求低、抗倾斜、基础简单的全地形地质基础的施工要求，能够兼容多种地质基础的差异性，具有受力合理、结构轻巧、自重轻、造价低、便于安装和拆卸、方便转场和运输、操作方便的优点，尤其适合与工期短、转场频繁的风电吊装塔机配用。
附图说明
12.图1是本发明的结构示意图。
13.图2是图1的俯视图。
14.图3底架的结构示意图。
15.图4是图3的俯视图。
16.图5是高度调节式球铰组件的结构示意图。
17.图6支座的结构示意图。
18.图7是图6的俯视图。
19.图8是支腿的结构示意图。
20.图9是图8的俯视图。
21.图中序号：1、塔底基础节；2、斜支撑；3、十字形底架，3
‑
1、中间连接件，3
‑1‑
1、上连段，3
‑1‑
2、对角十字架，3
‑
2、一字梁，3
‑
3、水平长撑杆，3
‑
4水平短撑杆；4、支座，4
‑
1、下底板，4
‑
2、上底板，4
‑
3、立筋板，4
‑
4、封板；5、基距阔面支腿，5
‑
1、定位条，5
‑
2、压块；6、高度调节式球铰组件，6
‑
1、球柱，6
‑1‑
1、半球结构，6
‑1‑
2、外螺纹段，6
‑
2、上支块，6
‑2‑
1、半球凹槽，6
‑
3、下支块，6
‑3‑
1、内螺纹腔。
具体实施方式
22.本发明以下将结合附图作进一步描述：本发明的一种适用于全地形弱地压抗倾斜的风电吊装塔机桁架式底架，包括支撑在塔底基础节1底下方的桁架式十字形底架3（十字形底架3为桁架式结构，作为塔底基础节1的安装基础，支撑连接塔底基础节1，塔机上部载荷通过塔身弦杆、腹杆部分以及斜支撑2传给十字形底架，承受压力和拉力），两端分别铰接在塔底基础节上部和十字形底架顶面的四根斜支撑2（支撑在塔底基础节上部和十字形底架之间，传递塔机上部载荷），支撑在十字形底架3四个最远端下方的四组支座4和基距阔面支腿5（通过基距阔面支腿5可以大大减小接地压力，能够满足地基承载力要求低、基础简单的全地形地质基础的施工要求，能够兼容
多种地质基础的差异性），其特征在于：每个所述支座4与十字形底架3之间均通过高度调节式球铰组件6相结合（采用高度调节式球铰组件能够使四组支座4和基距阔面支腿5受力均匀，并配合水平仪来检测底架的水平度，既避免了基础沉降产生误差而导致设备出现危险，又提高了塔机整体抗倾斜能力，能够满足地基不平整、基础简单的全地形地质基础的施工要求，能够兼容多种地质基础的差异性）；高度调节式球铰组件6包括由圆柱体加工而成的上部为半球结构6
‑1‑
1、下部为外螺纹段6
‑1‑
2的球柱6
‑
1，内腔为与半球结构6
‑1‑
1相匹配的半球凹槽6
‑2‑
1、且固定在十字形底架3最远端下底面的上支块6
‑
2（半球结构6
‑1‑
1与半球凹槽6
‑2‑
1之间为球面配合，具有自调平功能，提高了塔机整体抗倾斜能力），内腔为与外螺纹段6
‑1‑
2相匹配的内螺纹腔6
‑3‑
1、且固定在支座4顶面的下支块6
‑
3（球柱6
‑
1的下部与下支块6
‑
3通过螺纹结合实现快速连接，并且根据实际情况需要调整高度时只需通过旋转球柱6
‑
1就可以轻松实现）。
23.本发明中所述球柱6
‑
1中外螺纹段6
‑1‑
2的长度大于下支块6
‑
3中内螺纹腔6
‑3‑
1的长度（这样只需旋转球柱6
‑
1就可以轻松实现需要调整高度，并配合水平仪检测底架的水平度，能够快速调平底架，既避免了基础沉降产生的误差导致设备出现危险，又提高了塔机整体抗倾斜能力）。
24.本发明中所述十字形底架3包括由上连段3
‑1‑
1和对角十字架3
‑1‑
2上下叠置固定结合而成的中间连接件3
‑
1（中间连接件3
‑
1通过上连段3
‑1‑
1支撑连接塔底基础节1，中间连接件3
‑
1通过对角十字架3
‑1‑
2铰接四根一字梁3
‑
2形成十字型大底架，具有结构轻巧、自重轻、造价低的优点），分别铰接在对角十字架3
‑1‑
2的四个端头、并向外延伸的一字梁3
‑
2（与对角十字架3
‑1‑
2铰接相连形成十字型大底架，并且能够根据工作或运输的需要快速张开或合拢的一字梁，具有方便转场、便于装拆、运输便捷、操作简单、使用方便的优点），铰接支撑在四根一字梁3
‑
2的远端、且与在四根一字梁3
‑
2组合形成两个对顶三角形的两根水平长撑杆3
‑
3（水平长撑杆将两个相邻一字梁围成稳定的三角支架，使一字梁与对角十字架中的短梁固定成一条直线，增加一字梁的侧向稳定性，传递水平方向的载荷），支撑在对角十字架3
‑1‑
2的四个近端与对应侧水平长撑杆3
‑
3中部的四根水平短撑杆3
‑
4（增加三角支架的刚度，并传递水平方向载荷）；所述上连段3
‑1‑
1的横截面与塔底基础节1的横截面相同（在利用本发明来支撑风电吊装塔机时，直接在上连段3
‑1‑
1上搭接塔底基础节1，然后在塔底基础节1的上方搭接塔身标准节即可，操作简单、使用方便）。
25.本发明中四根所述斜支撑2的上端分别铰接在塔底基础节1四根弦杆的上部，四根斜支撑2的下端分别铰接在四根一字梁3
‑
2的远端顶面（斜支撑连接在塔底基础节1的弦杆和一字梁后构成直角大三角支撑框架，承受塔机上部的载荷，大大改善了传统以塔底基础节的横截面做主支撑的受力状况，受力合理、结构简单、自重轻、经济、实用）。
26.本发明中所述支座4是由下底板4
‑
1、上底板4
‑
2、立筋板4
‑
3和封板4
‑
4组成的四棱台结构（下大上小的棱台结构便于将上部载荷均匀分散地传递到下方支腿上）；所述下底板4
‑
1向外延伸出封板4
‑
4下沿之外（便于压块快速压紧下底板）；在所述上底板4
‑
2的中心加工有与球柱6
‑
1的外螺纹段6
‑1‑
2相匹配的内螺纹、并与下支块6
‑
3中内螺纹腔6
‑3‑
1一起配做（保证顺利旋转球柱6
‑
1进行高度调整）。
27.本发明中所述基距阔面支腿5为长方体箱型结构（便于将载荷均匀传至地面），在基距阔面支腿5的上面设置有定位条5
‑
1和压块5
‑
2（定位条5
‑
1便于快速定位下底板，压块
5
‑
2用于快速压紧下底板）；所述基距阔面支腿5的底面面积不低于16平方米（与传统12平方米以下的基距和塔身预埋式底座结构相比，基距阔面支腿5的接地压力大大减小，使得地质基础只需简易处理即可，适合于全地形使用）。
28.本发明的具体使用情况如下：将本发明运输至施工现场时，先按照上述结构描述进行组拼：首先，将四套快速定位和压固为一体的支座4和基距阔面支腿5布置在地面上的相应位置上；接着，将下支块6
‑
3固定到支座中上底板4
‑
2的顶面上，并调整两者共轴线。然后，将球柱6
‑
1的外螺纹段6
‑1‑
2旋入下支块6
‑
3的内螺纹腔6
‑3‑
1中，并将上支块6
‑
2倒扣到球柱6
‑
1的半球结构6
‑1‑
1上；然后，将中间连接件3
‑
1放置在位于中心的地面上；接着，将合拢状态的两组一字梁3
‑
2沿着与对角十字架3
‑1‑
2的铰接端水平旋转进行张开，即旋转至一字梁3
‑
2与对角十字架3
‑1‑
2中相应的短梁处于一条直线上，将中间连接件3
‑
1和四根一字梁3
‑
2吊装至支座4的正上方，调整到位后将上支块6
‑
2固定焊接在一字梁3
‑
2远端下底面的对应位置上；随后，在四根一字梁3
‑
2的远端之间铰接支撑两根水平长撑杆3
‑
3后形成两个对顶三角形，并在每根水平长撑杆3
‑
3的中部与对角十字架3
‑1‑
2的两个近端端头之间铰接两根水平短撑杆3
‑
4；再接着，将塔底基础节1对接在中间连接件3
‑
1的上连段3
‑1‑
1顶部；最后，将四根斜支撑2分别铰接在四根一字梁3
‑
2的远端顶面和塔底基础节1对应侧的塔底基础节弦杆上部之间。这样，本发明就快速地被组装完毕。在利用本发明来支撑风电吊装塔机时，直接在上连段3
‑1‑
1上搭接塔底基础节1，然后在塔底基础节1的上方搭接塔身标准节即可，操作简单、使用方便。
29.当本期工程施工完毕之后，风电吊装塔机需要进行转场循环使用时，先拆除上部同截面的塔身标准节和塔底基础节1，再将本发明进行快速拆卸和运输：即只需先拆掉四根斜支撑2，再拆除塔底基础节1，然后拆掉水平短撑杆3
‑
4、水平长撑杆3
‑
3，将与对角十字架3
‑1‑
2相铰接的四根一字梁3
‑
2分两组进行水平旋转合拢后整体运输，旋转球柱6
‑
1与下支块6
‑
3分离，旋开压块5
‑
2来分离支座4和支腿5，这样本发明就快速地被拆卸完毕，可以进行运输和转场。