一种用于支撑风力发电机组混凝土塔架的环形空心基础的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电机组基础的技术领域，尤其是指一种用于支撑风力发电机组混凝土塔架的环形空心基础。


背景技术：

2.经过几十年发展，风电的研发和利用进入新阶段，正向着大功率、高塔架、低成本的方向快速发展。一些新的高塔架形式，如钢-混凝土混合塔架以良好的结构性能和发展前景在工程中得到越来越多的应用。对于混凝土高塔架，一方面利用塔架配置的通体张拉预应力筋，塔架各段被连成一体，同时借助预应力筋在基础中的锚固使整个混凝土塔架与基础整体连接，从而将上部结构荷载有效传递给基础。另一方面，相比钢塔架混凝土塔架直径大，塔架底部有更大空间，基础有更多面积包含在塔架内。混凝土塔架的上述特点，使得钢塔架所采用的实心基础已不满足使用要求或不是最优基础形式，需要研发与之相配套的合适的基础设计。
3.已有的混凝土塔架基础主要有两种结构，一种仍采用实心基础，其结构形式与钢塔架所用的常规基础类似，塔架中预应力筋的底端预埋进基础中进行永久锚固。这种基础设计简单，但材料用量大，经济性不高。另外，混塔中的预应力筋需要在基础施工时预埋，增加了施工的复杂性，且预应力筋容易在施工过程、养护过程及基础施工后至上部混凝土塔架安装期间受到损伤，因此很少采用。另一种为空心基础，通常在基础中部设置空腔，空腔上部开放，底部为基础的底板，底板与基础主体结构连接为一体。通过设置基础中部的空腔，方便混凝土塔架预应力筋底部的张拉和锚固，同时也节省了材料。这种形式的基础从外部形态看与实心基础相同，空心基础空腔底板与基础底部其他位置共同承受地基的反力，受力和结构设计与实心基础差别不大。由于空腔底板与基础整体连接，空腔部分与基础其他部分形状不同，对混凝土一次浇筑成型、模具安装和现场施工带来相当难度。采用空腔底板与基础主体分开二次浇筑的方法，容易带来结构受力和防水等方面问题。
4.现有混凝土塔架基础存在的这些不利因素，增加了混凝土塔架的成本、施工难度和工期，降低了基础的安全性和可靠性，需要发展更加安全、经济、高效的基础结构。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于解决现有形式的混凝土塔架空心基础，现场施工模具安装不便、混凝土浇筑工艺复杂、施工质量难以控制、工期长、二次浇筑等问题，以及解决实心基础工程量大、经济性差、预应力筋施工不便等问题，根据混凝土塔架结构形式、荷载特点、基础的使用环境和要求等因素，提出了一种用于支撑风力发电机组混凝土塔架的环形空心基础，既充分提高了基础中材料利用的效率，提升了混凝土塔架基础的经济性，又避免了以往空心基础施工过程中的二次浇筑，使得基础主体一次浇筑成形，降低了基础施工的难度和复杂性，有效提高了建造效率。
6.为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种用于支撑风力发电机组
混凝土塔架的环形空心基础，所述基础中部设置圆柱形空腔，整个基础为环形形式，基础底面通过环形底板与地基接触。
7.优选的，所述基础为现浇钢筋混凝土结构，基础中部自顶面至底面为完全空心形式，底部不设置与基础主体结构相连接的底板，基础的底面为环形结构。
8.优选的，所述圆柱形空腔由上下两个圆柱组合而成，上部圆柱直径小，下部圆柱直径大，整个圆柱形空腔表现为上部空间小下部空间大的形状，在两个圆柱交接面上形成向基础中心悬挑的承台，用来作为预应力筋的锚固底座并传递预应力筋荷载。
9.优选的，所述承台中设置预留孔道，用于混凝土塔架中的预应力筋穿过。
10.优选的，所述基础顶面与混凝土塔架连接处设置有安装槽，用于安装混凝土塔架。
11.优选的，所述基础在其下方设置混凝土垫层，其中圆柱形空腔下方的垫层为钢筋混凝土垫层，采用钢筋混凝土板加强，其余位置下方的垫层采用素混凝土，圆柱形空腔下方的钢筋混凝土垫层不与基础主体连接。
12.优选的，所述基础外表面、钢筋混凝土垫层上表面、圆柱形空腔与钢筋混凝土垫层连接位置采用防水卷材、防水涂料或防水密封材料进行防水设防。
13.本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
14.本实用新型提供了一种环形空心基础，该基础为现浇钢筋混凝土结构，中部采用圆柱形空心形式，空心区域既可满足使用要求，又根据基础受力特点将利用率低的中部区域材料布置到利用率高的外部区域，从而提高了材料利用的效率，节省了基础混凝土和钢筋材料用量，降低了基础成本。空心部分由两个直径不同的圆柱组成，其中上部圆柱直径小，下部圆柱直径大，从而在结构中形成向基础中心悬挑的承台，以满足混凝土塔架预应力筋底端锚固的要求和承担预应力筋传递的荷载。
15.目前工程中采用的空心基础为部分空心结构，表现为基础中部设置空腔，空腔上部开放，底部通过与基础主体结构连接的底板进行封闭。从外部形态看，该空心基础与实心基础相同，空心基础空腔底板与基础底部其它位置共同承受地基的反力。这种空心基础从受力和结构设计方面，与实心基础差别不大。区别于现有空心基础结构，本实用新型提出的环形空心基础采用中部完全空心结构，即基础中部自顶面至底面为完全空心形式，空心部分的底部不设置与基础主体结构相连接的底板，基础的底面为环形结构。在整个基础的底面下方，设置混凝土垫层，其中基础空心部分下方对应的垫层为钢筋混凝土垫层，采用钢筋混凝土板，该钢筋混凝土垫层不与基础主体连接，用来方便现场施工作业并改善基础下方地基土的承载力。而其余部分的混凝土垫层可采用素混凝土。
16.综上所述，本实用新型的创新点在于提出了一种全新风力发电机组环形空心基础结构。所提出的空心基础为现浇钢筋混凝土结构，中部自基础顶面至基础底面为完全空心形式，由上下两个圆柱组合而成，上部圆柱直径小，下部圆柱直径大，从而在空心部分形成向基础中心悬挑的承台，以配合混凝土塔架使用。提出的空心基础，空心部分的底部不设置与基础主体结构相连接的底板，基础的底面为环形结构，因而与实心基础、以往的空心基础在结构受力和设计方法上有明显区别。由于基础在空心部分不设置底板，整个基础可一次浇筑成形，避免了以往空心基础施工过程中的二次浇筑，降低了基础施工的难度和复杂性，有效提高了建造效率。本实用新型提出的环形空心基础结构是适应大容量、高塔架、大尺寸基础需求，从优化结构受力、方便建造施工和降低基础成本考虑的一种创新基础设计，能够
为风力发电机组提供安全可靠和经济性高的基础方案，值得推广。
附图说明
17.图1为环形空心基础结构图。
具体实施方式
18.下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
19.参见图1所示，本实施例提供了一种用于支撑风力发电机组混凝土塔架的环形空心基础，所述基础1中部设置圆柱形空腔，整个基础1为环形形式，基础1底面通过环形底板与地基12接触。
20.所述基础1顶面与混凝土塔架2连接处设置有安装槽4，用于安装混凝土塔架2。
21.所述基础1为现浇钢筋混凝土结构，基础1中部自顶面至底面为完全空心形式，底部不设置与基础主体结构相连接的底板，基础1的底面为环形结构。
22.所述圆柱形空腔由上下两个圆柱8、9组合而成，上部圆柱8直径小，下部圆柱9直径大，因而整个圆柱形空腔表现为上部空间小下部空间大的形状，在两个圆柱8、9交接面上形成向基础1中心悬挑的承台7，用来作为预应力筋3的锚固底座并传递预应力筋3荷载给整个基础1，所述承台7中设置预留孔道5，用于混凝土塔架2中的预应力筋3穿过，混凝土塔架2安装后，预应力筋3从相应位置的孔道5中穿过承台7并在其底面锚固，见图1中的附图标记6，为预应力筋锚固端。其中，所述混凝土塔架2的内部配置通体张拉预应力筋3，塔架各段被连成一体，同时借助预应力筋3在基础1中的锚固使整个混凝土塔架2与基础1整体连接，从而将上部结构荷载有效传递给基础1。
23.所述基础1在其下方设置混凝土垫层，其中圆柱形空腔下方的垫层10为钢筋混凝土垫层，采用钢筋混凝土板加强，其余位置下方的垫层11采用素混凝土，圆柱形空腔下方的钢筋混凝土垫层不与基础主体连接。
24.优选的，根据使用环境条件，所述基础外表面、钢筋混凝土垫层上表面、圆柱形空腔与钢筋混凝土垫层连接位置可采用防水卷材、防水涂料或防水密封材料进行防水设防。
25.上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。