一种装配式梁板结构风机基础及其施工方式的制作方法

本发明属于风机基础，涉及一种装配式梁板结构风机基础及其施工方法。

背景技术：

1、随着全球经济的快速发展，能源需求越来越大，发展可再生能源成为很多国家的战略选择。相对于核能、太阳能、潮汐能、生物质能等新能源，风能的储存量大，永不枯竭，且风能的开发技术比较成熟，经济可行性高，更容易商业化。

2、风力发电机组基础作为整个风机结构的承载构件，通常要承受360°方向的重复荷载，且具有大偏心受力特性。现今国内常用的陆上风机基础仍然为传统的扩展基础、桩基础、岩石锚杆基础、梁板式基础、沉筒式无张力基础、墩台式基础。目前风机基础使用较多的是梁板式基础和扩展式基础。扩展式基础刚度大、结构简单、施工便捷，但是抵抗弯矩效率较低、成本高。扩展式基础经过优化后得到梁板式基础，该基础造价低、受力合理、抗弯效率高，但是构造复杂、工艺较多、施工质量难以控制。近年来，随着国内外山地风电项目的增多，有的项目受运输条件的限制不能采用商品混凝土，而现场搅拌的混凝土受很多因素影响，难以保障质量；有的项目受山地施工条件的影响，风机基础混凝土浇筑时有中断等情况发生。对于此类项目，采用传统的基础形式，一方面对混凝土运输提出挑战，另一方面也会对工程施工质量带来不小的困难，进而影响工程进度。

3、基于目前风电基础的应用现状，开发新型的、适合复杂山地条件，满足长距离运输要求和可持续发展要求的基础形式势在必行。

技术实现思路

1、本发明目的在于设计一种装配式梁板结构风机基础，以解决上述背景技术提出的目前风电基础应用中出现的构造复杂、工艺较多、施工周期长且施工质量难以控制，长距离运输难以实现等问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种装配式梁板结构风机基础，包括扇形中墩，t形梁板，连接板；所述扇形中墩为具有一定圆心角的扇环柱构件，多个扇形中墩通过两两拼接形成中空圆柱状中墩，并通过顶部抱箍和底部抱箍固定；

3、所述t形梁板包括具有一定圆心角的扇环形的底板、梁、及梁侧加腋，所述底板的大径端两侧边缘设有第一槽型连接部，所述梁设于所述底板上整体构成倒“t”形，所述梁侧加腋设于所述梁的一端，其弧度与扇形中墩的外圆弧面一致；

4、所述连接板两侧面设有第二槽型连接部，能够与所述第一槽型连接部拼合，多个t形梁板两两拼接，相邻t形梁板的底板大径端之间设置一连接板，通过第一槽型连接部与第二槽型连接部的拼合固定，整体形成一完整圆环；

5、所述扇形中墩底面置于所述的t形梁板中底板小径端上，二者通过锚栓锚板固定，扇形中墩的外圆弧面与t形梁板的梁侧加腋接触，并通过对拉锚杆固定，且与对侧的扇形中墩和t形梁板通过同一对拉锚杆张拉锁紧固定。

6、上述技术方案中，进一步地，所述扇形中墩及其下对应t形梁板的底板上沿竖向设置贯穿的第一预留安装孔，所述扇形中墩的顶面预留上锚板卡槽用于安装上锚板，扇形中墩其下对应t形梁板的底板底面预留有下锚板卡槽用于安装下锚板，锚栓安装于第一预留安装孔内与上锚板、下锚板锁紧固定。锚栓及锚板可根据风机厂家要求定制，锚板通常设计为两片拼合式。

7、进一步地，所述扇形中墩的上部、下部各设有紧固单元，紧固单元包括：从扇形中墩侧面靠近内侧、外侧部位分别贯穿扇形中墩的两个第二预留安装孔、内侧抱箍、外侧抱箍，并在对应扇形中墩的内外侧表面均分别设有内侧抱箍锚固端和外侧抱箍锚固端；上部的紧固单元中：内侧抱箍穿过内侧的第二预留安装孔，锚固在内侧抱箍锚固端，外侧抱箍穿过外侧的第二预留安装孔，锚固在外侧抱箍锚固端上，下部的紧固单元同理。

8、进一步地，所述扇形中墩和t形梁板具有相同的圆心角，且均有偶数块，所述扇形中墩径向及t形梁板中梁侧加腋对应位置设置有贯穿的第三预留安装孔，所述第三预留安装孔内设置对拉锚杆用以固定所述扇形中墩和t形梁板，同时该对拉锚杆穿入对侧扇形中墩和t形梁板的第三预留安装孔内将对侧的扇形中墩和t形梁板也固定。

9、进一步地，所述第一槽型连接部为台阶槽，第二槽型连接部为倒台阶槽，台阶槽上半部分及倒台阶槽上半部分均设有榫卯连接键，台阶槽下半部分设有预埋螺栓，倒台阶槽上半部分设有贯穿的第四预留安装孔，所述倒台阶槽的上半部分能够搭接在所述台阶槽的下半部分上，且两侧的榫卯连接键相匹配实现榫卯连接，同时预埋螺栓穿过第四预留安装孔结合螺母对t形梁板和连接板进行固定。

10、进一步地，所述t型梁板上部为变截面梯形梁，梁高沿径向向外逐渐降低。

11、本发明还提供一种施工方法，用于建造如上任一项所述的装配式梁板结构风机基础，步骤如下：

12、步骤1：风机基础开挖时，以扇形中墩外径为直径的圆形范围内降低基底高程，留有足够锚栓以及锚板施工空间的后浇带，敷设电缆埋管，然后浇筑混凝土垫层。

13、步骤2：待垫层达到施工要求后，t形梁板的底板与垫层可通过结构胶或机械连接固定，待完成t形梁板安装后，通过连接板将各t型梁板连接在一起，拧紧预埋螺栓。

14、步骤3：将扇形中墩吊至t形梁板的对应位置，扇形中墩底部留置的后浇带区域便于下锚板安装固定，锚栓穿过第一预留安装孔通过上下锚板将扇形中墩与t形梁板固定，并进行预应力张拉达到设计值。

15、步骤4：完成以上步骤后，浇筑扇形中墩区域后浇带，按顺序安装扇形中墩顶部抱箍、底部抱箍以及对拉锚杆，并按设计要求完成预应力张拉。

16、步骤5：完成基础安装后，测试构件健康监测器工作状态，保证各锚杆张拉预应力值达到设计要求后可进行基础回填。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：该装配式梁板结构风机基础：

18、(1)该基础可实现工厂预制，基础尺寸设计考虑了现行道路运输标准，可实现常规道路运输，有效降低运输成本。基础构件设计简约，可实现现场快速拼装，提高施工效率和质量。

19、(2)对于基础主要部件t形梁板与中墩的连接，在水平向上设置有对拉锚杆，有效减少了湿法灌浆作业，通过预应力张拉的方式将梁板与中墩等主要受力构件可靠连接，加强了整体稳定性的同时，极大的提高了施工质量。同时在中墩顶部和底部设置两道环形抱箍，提高核心受力区的整体稳定性。

20、(3)中墩与t形梁板对应位置均设置锚栓安装预留孔和锚板安装凹槽，可实现与市场上各主流风电机组厂家现行的锚栓笼安装适配，无需配套设计。

21、(4)t形梁底板之间的连接采用榫卯结构连接键，同时在竖向进行锚栓连接加固，可实现干式免灌浆连接。

22、(5)此外，可在主要构件部位设置长期健康监测传感器可用于装配式梁板结构风机基础长期健康监测，为基础运维，加固提供可靠数据。

技术特征：

1.一种装配式梁板结构风机基础，其特征在于，包括扇形中墩(1)，t形梁板(2)，连接板(3)；

2.根据权利要求1所述的装配式梁板结构风机基础，其特征在于，所述扇形中墩(1)及其下对应t形梁板(2)的底板上沿竖向设置贯穿的第一预留安装孔(103)，所述扇形中墩(1)的顶面预留上锚板卡槽(104)用于安装上锚板，扇形中墩(1)其下对应t形梁板(2)的底板底面预留有下锚板卡槽(204)用于安装下锚板，锚栓(101)安装于第一预留安装孔(103)内与上锚板、下锚板锁紧固定。

3.根据权利要求2所述的装配式梁板结构风机基础，其特征在于，所述锚栓(101)与上锚板、下锚板锁紧固定形成锚栓笼。

4.根据权利要求1所述的装配式梁板结构风机基础，其特征在于，所述扇形中墩(1)的上部、下部各设有紧固单元，紧固单元包括：沿扇形中墩内、外侧分别贯穿扇形中墩的两个第二预留安装孔(107)、内侧抱箍(105)、外侧抱箍(106)，并在对应扇形中墩(1)的内外侧表面均分别设有内侧抱箍锚固端(108)和外侧抱箍锚固端(109)；上部的紧固单元中：内侧抱箍(105)穿过内侧的第二预留安装孔(107)，锚固在内侧抱箍锚固端(108)，外侧抱箍(105)穿过外侧的第二预留安装孔(107)，锚固在外侧抱箍锚固端(109)上，下部的紧固单元同理。

5.根据权利要求1所述的装配式梁板结构风机基础，其特征在于，所述扇形中墩(1)和t形梁板(2)具有相同的圆心角，且均有偶数块，所述扇形中墩(1)径向及t形梁板(2)中梁侧加腋(205)对应位置设置有贯穿的第三预留安装孔(203)，所述第三预留安装孔(203)内设置对拉锚杆(201)用以固定所述扇形中墩(1)和t形梁板(2)，同时该对拉锚杆(201)穿入对侧扇形中墩(1)和t形梁板(2)的第三预留安装孔(203)内将对侧的扇形中墩(1)和t形梁板(2)也固定。

6.根据权利要求1所述的装配式梁板结构风机基础，其特征在于，所述第一槽型连接部为台阶槽，第二槽型连接部为倒台阶槽，台阶槽上半部分及倒台阶槽上半部分均设有榫卯连接键(302)，台阶槽下半部分设有预埋螺栓(202)，倒台阶槽上半部分设有贯穿的第四预留安装孔(301)，所述倒台阶槽的上半部分能够搭接在所述台阶槽的下半部分上，且两侧的榫卯连接键(302)相匹配实现榫卯连接，使得连接件(3)能够与t形梁板(2)完全拼合为一体板件，同时预埋螺栓(202)穿过第四预留安装孔(301)结合螺母对t形梁板(2)和连接板(3)进行固定。

7.根据权利要求1所述的一种装配式梁板结构风机基础，其特征在于：所述t型梁板(2)上部为变截面梯形梁，梁高沿径向向外逐渐降低。

8.根据权利要求1所述的一种装配式梁板结构风机基础，其特征在于：所述t形梁板(2)上表面以及扇形中墩(1)内圆弧面三等分处各设置两个构件健康监测传感器(4)。

9.一种装配式梁板结构风机基础的施工方式，其特征在于：用于建造如权利要求1-8任一项所述的装配式梁板结构风机基础，步骤如下：

技术总结
本发明提供了一种装配式梁板结构风机基础及其施工方式，该基础中中墩由多个扇形中墩拼接而成，并预留锚栓安装孔以及上下锚板卡槽，便于锚栓笼安装，中墩之间由对拉锚杆以及中墩上下两端的抱箍固定，形成有效整体。扇形中墩与T型梁板在竖向通过锚栓笼进行连接，水平向通过T型梁之间对拉锚杆连接以形成合力，提高中墩承载力，各T型梁板之间通过连接板形成整体，连接板与T型梁板通过竖向的预埋螺栓和水平向的榫卯连接键进行加固，使整体受力形式更加协调稳定。此基础结构受力合理，安装便捷，成本节约，不仅保证了施工质量而且大大缩减了工期，具有广阔的工程应用前景。

技术研发人员：张文龙,杨鑫,吴芳和,童森杰,连金龙,严舒豪,孙长江,李久伟,左一涵,杜航,杨宏毅
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/20