一种全装配式组合结构风电塔筒基础的制作方法

本发明涉及风力发电技术领域。

背景技术：

风电能源是一种无污染、可再生的清洁能源。风电场发电量高、风机运行稳定、制造技术成熟，近年来被广泛投入使用。

风电机塔筒属于高耸结构，承受较大的水平和竖向荷载，故基础体形也较大。传统的钢筋混凝土基础，混凝土用量多，钢筋间距密，混凝土不易浇筑，现场施工难度大、效率低，所以有必要结合风机基础的受力特点对基础结构体系进行改进和创新。

技术实现要素：

本发明提出一种全装配式组合结构风电塔筒基础：采用预制桩，承台由钢管混凝土台柱、钢管混凝土基础梁、钢连系梁、和栓钉构成，构件可在工厂预制，在现场直接拼装完成；充分利用了组合结构的优势，受力形式合理，传力路径清晰，不易发生承台受弯、冲切、塔筒连接处锥形拔出等破坏，同时节约材料用量，现场施工方便、环保、效率高，具有广阔的工程应用前景。

本发明的技术方案如下：

一种全装配式组合结构风电塔筒基础，该体系包括包括钢管混凝土台柱、钢管混凝土基础梁、钢连系梁、预制桩和栓钉等。

钢管混凝土台柱采用正多边形截面，各边与钢管混凝土基础梁相连，风机塔筒底部埋入钢管混凝土台柱中一定深度，通过栓钉加强连接，并在埋入深度范围内从上到下均匀布置环向钢筋，防止混凝土劈裂。

钢管混凝土基础梁采用箱形截面，与钢管混凝土台柱连接一端截面最大，沿梁纵向逐渐变小。相邻两钢管混凝土基础梁之间设置两道钢连系梁，其截面采用h型钢，其翼缘和腹板分别与钢管混凝土基础梁的翼缘和腹部连接。

钢管混凝土基础梁中设置预留孔洞，孔壁留有预埋插筋，预制桩顶设置抗拔弯筋，将预制桩安装入孔后，在预留孔洞后浇混凝土，使预制桩与钢管混凝土基础梁可靠连接。

在钢管混凝土基础梁端部设置端板，端板上预先均匀布置全螺纹螺栓，钢管混凝土台柱的外壁各边设置与全螺纹螺栓数量和位置对应的预开孔，将全螺纹螺栓安装入预开孔中并在另一侧拧紧螺帽，再浇筑台柱的混凝土部分。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)基础构件可在工厂提前预制，在现场直接拼装完成，现场施工方便、环保，生产效率高。

(2)在基础中采用组合结构体系：钢管混凝土构件相比钢筋混凝土构件优势更明显，能抵抗上部传来的较大荷载，避免发生承台受弯和冲切破坏、不均匀变形等不利情况；基础传力路径清晰，受力形式合理；在相同荷载作用下所需材料用量更低。

(3)采用抗剪和抗拔性能良好的栓钉连接上部风机筒和基础混凝土，不易发生塔筒下部拔出等连接破坏。相比传统形式基础用大量钢筋来连接，采用栓钉可进一步降低用钢量，且施工更加方便。

附图说明

图1为本发明的整体示意图(基础平面图、剖面图)；

图2为本发明中预制桩与钢管混凝土基础梁连接示意图；

图3为本发明中钢管混凝土基础梁与钢连系梁连接示意图；

图4为本发明中钢管混凝土基础梁与钢管混凝土台柱连接示意图；

图中：1-钢管混凝土台柱、2-钢管混凝土基础梁、3-钢连系梁、4-预制桩、5-栓钉、6-风机塔筒底部、7-预留孔道、8-抗拔弯筋、9-预埋插筋、10-螺栓、11-连接板、12-端板、13-环向钢筋、14-全螺纹螺栓、15-预开孔。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明作进一步描述。

如图1所示，一种全装配式组合结构风电塔筒基础，该体系包含钢管混凝土台柱(1)、钢管混凝土基础梁(2)、钢连系梁(3)、预制桩(4)、栓钉(5)等。钢管混凝土台柱(1)采用正多边形截面，各边与钢管混凝土基础梁(2)相连，风机塔筒底部(6)埋入钢管混凝土台柱(1)中一定深度，通过栓钉(5)加强连接，并在埋入深度范围内从上到下均匀布置环向钢筋(13)。钢管混凝土基础梁(2)采用箱形截面，与钢管混凝土台柱(1)连接一端截面最大，沿梁纵向逐渐变小。相邻两钢管混凝土基础梁(2)之间设置两道钢连系梁(3)，其截面采用h型。

如图2所示，钢管混凝土基础梁(2)中设置预留孔道(7)，孔壁设有预埋插筋(9)，以便后浇混凝土与壁面混凝土良好连接。预制桩(4)顶部设置抗拔弯筋(8)，防止桩脱落。将预制桩(4)入孔安装就位后，在预留孔道(7)后浇混凝土，使预制桩(4)与钢管混凝土基础梁(2)可靠连接。

如图3所示，钢管混凝土基础梁(2)采用箱形截面，上下翼缘板挑出腹板外边一定尺寸，钢连系梁(3)采用h型截面。钢管混凝土基础梁(2)与钢连系梁(3)的翼缘和腹板通过螺栓(10)和连接板(11)连接。

如图4所示，在钢管混凝土基础梁(2)端部设置端板(12)，端板上预先均匀布置全螺纹螺栓(14)，钢管混凝土台柱(1)的外壁各边设置与全螺纹螺栓(14)数量和位置对应的预开孔(15)，将全螺纹螺栓(14)安装入预开孔(15)中并在另一侧拧紧螺帽，再浇筑钢管混凝土台柱(1)的混凝土部分。

本发明提供了一种全装配式组合结构风电塔筒基础。该基础体系充分利用了组合结构的优势，受力形式合理，传力路径清晰，构件可在工厂预制，在现场直接拼装完成，现场施工方便、环保、效率高，同时节约材料用量，具有广阔的工程应用前景。

以上所述仅仅是本发明的优选实施方案，但是本发明并不局限于上述的具体实施方案。在本领域的普通技术人员在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干修改、补充或改用类似方式替代，这些也应视作本发明的保护范围。

尽管本文较多地使用了：1-钢管混凝土台柱、2-钢管混凝土基础梁、3-钢连系梁、4-预制桩、5-栓钉、6-风机塔筒底部、7-预留孔道、8-抗拔弯筋、9-预埋插筋、10-螺栓、11-连接板、12-端板、13-环向钢筋、14-全螺纹螺栓、15-预开孔等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明的精神相违背的。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种全装配式组合结构风电塔筒基础，涉及风力发电技术领域。该体系包括钢管混凝土台柱、钢管混凝土基础梁、钢连系梁、预制桩和栓钉。所述的钢管混凝土台柱采用正多边形截面，上部塔筒伸入台柱混凝土一定深度，并在其表面设置栓钉，使两者有效连接。所述的钢管混凝土基础梁采用箱形截面，截面大小沿纵向变化，与台柱各边相连。所述的钢管混凝土基础梁之间设置两道H型钢连系梁，以加强体系的整体性，防止不均匀变形。所述的预制桩通过预留孔道并后浇混凝土的方式与基础梁连接。该新型基础充分发挥了组合结构的优势，受力形式合理，现场拼装方便、难度低，提高了施工效率，同时节约材料用量，具有广阔的工程应用前景。

技术研发人员：王宇航;邓然;周绪红;谭继可
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2018.11.06
技术公布日：2019.02.01