专利名称：大型塔桅式机械设备的组合基础的制作方法
技术领域：
本发明涉及能移位重复使用的由砼预制构件与砂、石子、土等固 体散料组合而成的大型塔桅式机械设备的基础。
背景技术：
目前，大型塔桅式机械设备如风力发电机组、钻探机等的基础， 全部采用整体现浇砼基础。现有的塔桅式机械设备组合基础的技术性能远远 不能满足其要求。其明显弊端在于，体积庞大，不能移位重复使用，造成大 量资源浪费、经济浪费和环境污染
发明内容
本发明的目的和任务是提供一种能满足如风力发电机组的大型塔 桅式机械设备的抗倾翻力矩、水平力、垂直力和水平扭矩要求的、以大量非 砼材料替代砼材料的、可移位重复使用的、縮短施工周期免除现场湿作业的 较传统现浇砼基础节约资源、降低成本、消除废弃物污染的新型工厂化预制 的大型塔桅式机械设备的组合基础。
技术方案本发明的组合形式由砼预制构件水平组合而成的独立基础梁板 结构与非砼散料如砂、石子、土等共同构成的独立基础；与之配套的砼结构
预制件的水平组合连接构造系统；抗剪切防构件位移构造系统；防散料位移 构造；与上部塔桅式机械设备的垂直连接定位构造；以及其它为实现技术目 标服务的构造措施。
本发明的砼预制构件组合的独立基础的几何形状有下列特征 一、平面几何图形同中心平面形状为多边形(边数为大于等于4的正 偶数，边长分为不相等的2组，2组的边数相等或不相等，邻边交会点在同心 圆上)的棱柱体中心件(1) l件、平面为正多边形(边数为大于4的正整数) 或圆形的抗压板l号(2) l件或抗压板2号(3) l件、平面为正多边形环形 或圆环形横剖面为矩形或梯形的环形梁(4) 1件、正多边形的内切圆直径或 外圆直径大于环形梁(4)的外接圆直径的正多边形或圆形平台座(6) 1件、 数量为中心件(1)的平面多边形边数的1或2倍的基础梁1号(7)或基础 梁2号(8)的相邻的基础梁轴线相交于基础中心的水平夹角相同；中心件(l) 1件和抗压板1号(2)或抗压板2号(3) 1件和环形梁(4) 1件和平台座(6)l件和基础梁l号(7)或基础梁2号(8)多件的平面为同一中心；二、高度 关系平台座(6)与中心件(1)上平面相平，环形梁(4)的上平面高于平 台座(6);横剖面为矩形的基础梁1号(7)或基础梁2号(8)的上平面水 平或外缘上平面低于与平台座(6)连接部位的平面，其上平面的纵剖面为直 线或弧线；基础梁l号(7)或基础梁2号(8)与平台座(6)交接处的平面 与平台座(6)上平面相平或低于平台座(6)上平面；基础梁1号(7)或基 础梁2号(8)的下端部分别与抗压板l号(2)或抗压板2号(3)合为一体 形成独立梁板结构；三、平面位置关系中心件(1)的多边形平面的外接圆 直径小于环形梁(4)内缘正多边形的内切圆或圆形的直径；环形梁(4)的 平面正多边形外缘的外接圆或圆形直径小于或等于平台座(6)的正多边形外 接圆或圆形的外缘直径；抗压板l号(2)的正多边形平面的内切圆或抗压板 2号(3)的圆形平面的半径大于或等于基础梁1号(7)或基础梁2号(8) 的梁外端到基础中心的距离；与上部塔桅式机械设备垂直连接定位的地脚螺 栓(5)垂直埋置于环形梁(4)的砼内；如图1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8所示。 本发明的正多边形基础l号(101)由平面同中心的中心件(1) l件、环 形梁(4) l件、正多边形或圆形平台座(6) l件、平面外缘为正多边形的抗 压板l号(2) l件、相邻轴线与基础平面中心的夹角相等且各轴线与中心件(1) 平面多边形对应边的两组同位角的角度之和最大限度地相近的数量与中心 件(1)多边形边数相同的基础梁l号(7)共同构成；如图l、 2所示；或以 中心件(1)的中心和平面外边交点连线的延长线的垂直切线把正多边形基 础l号(101)的中心件(1)以外的部分分割为件数与中心件(1)平面多边 形边数相同的正多边形梁板组合结构l号(102);梁板组合结构l号(102)的 平面外缘为多边形，梁板组合结构l号(102)的底边与中心件(1)的多边形 一条对应外边为共同边，梁板组合结构l号(102)上有环形梁(4)和平台座 (6)的一部分与其它梁板组合结构l号(102)上的部分环形梁(4)和平台 座(6)共同构成整体环形梁(4)和平台座(6);基础梁l号(7)的平面轴 线把梁板组合结构l号(102)的抗压板l号(2)分为相互对称或不对称的多 边形；如图l、 2所示；或以垂直于基础梁l号(7)平面轴线的垂直切线把梁 板组合结构l号(102)分割成为内端件l号(14) l件、过渡件l号(15) n件(n为大于等于l的整数)和外端件l号(16) l件；如图9、 IO所示。
本发明的圆形基础l号(103)由平面同中心的中心件(1) l件、环形梁
(4) l件、平台座(6) l件、平面为圆形的抗压板2号(3) l件、相邻轴线与 基础平面中心的夹角相等且各轴线与中心件(1)平面多边形对应边的两组同 位角的角度之和最大限度地相近的数量与中心件(1)多边形边数相同的基础 梁l号(7)共同构成；如图3、 4所示；或以中心件(1)的中心和平面外边交 点连线的延长线的垂直切线把圆形基础l号(103)的中心件(1)以外的部分 分割为件数与中心件(1)的多边形边数相同的梁板组合结构2号(104);梁 板组合结构2号(104)平面为扇形，其底边与中心件(1)的多边形一条对应 外边为共同边，梁板组合结构2号(104)上设有环形梁(4)和平台座(6) 的一部分与其它梁板组合结构2号(104)上的环形梁(4)和平台座(6)共 同构成整体的环形梁(4)和平台座(6);基础梁l号(7)的轴线把圆形基础 l号(103)的抗压板2号(3)分为相互对称或不对称的扇形；如图3、 4所示； 或以垂直于基础梁l号(7)平面轴线的垂直切线把梁板组合结构2号(104) 分割成为内端件l号(14)、过渡件l号(15) n件(n为大于等于l的整数)和 外端件2号(17);如图ll、 12所示；
本发明的正多边形基础2号(105)由中心件(1) l件、正多边形抗压板 l号(2) l件、环形梁(4) l件、平台座(6) l件和数量为中心件(1)多 边形边数2倍对应于中心件(1)多边形每边设置2道横剖面为矩形的基础梁 2号(8)，且相邻基础梁2号(8)平面轴线的夹角相等，平分相邻基础梁2 号(8)轴线夹角的基础轴线通过或不通过对应的中心件(1)多边形外边的 中点；正多边形基础2号(105)的与中心件(1)多边形对应边对应的2道 基础梁2号(8)的平面轴线与对应的中心件(1)的外边相交的两组外侧同 位角的角度之和最大限度地接近；或以通过中心件(1)的中心和多边形外边 交会点的直线的延长线的垂直切线把正多边形基础2号(105)除去中心件(1) 的部分分割成件数与中心件(1)多边形边数相同的梁板组合结构3号(106); 如图5、 6所示；或以相连接的分别垂直于基础梁2号(8)轴线和平行于中 心件(1)的多边形外边的平面折线的垂直切线把梁板组合结构3号(106) 1 件分别切割为内端件2号(18) l件、过渡件2号(19) n (n为大于等于l的整数)件、外端件3号(20) l件；或以正多边形基础2号(105)的平面 轴线的垂直切线将外端件3号(20) l件平面分为外端分件4号(21)和外端 分件5号(22)的梁板结构件各l件；如图13、 14所示；或以平行于对应的 中心件(1)的多边形外边的直线的垂直切线分割抗压板1号(2),又以一端 与上述直线平面相交而垂直于基础梁2号(8)轴线的直线的垂直切线把基础 梁2号(8)分割而同时把梁板组合结构3号(106)1件分割为内端件3号(23) l件、过渡件3号(24) n (n为大于等于l的整数)件、外端件6号(25) 1 件；或以正多边形基础2号(105)的平面轴线的垂直切线将外端件6号(25) 1件平面分为外端分件7号(26)、外端分件8号(27)的梁板结构件各1件； 如图17、 18所示。
本发明的圆形基础2号(107)由中心件(1) l件、圆形平面的抗压板2 号(3) 1件、环形梁(4) 1件、平台座(6) 1件和数量为中心件(1)多边 形边数2倍对应于中心件(1)多边形每边设置2道横剖面为矩形的基础梁2 号(8)、且相邻基础梁2号(8)平面轴线的夹角相等，平分相邻基础梁2号
(8)轴线夹角的基础轴线通过或不通过对应的中心件(1)多边形外边的中 点；且圆形基础2号(107)的与中心件(1)多边形对应边对应的2道基础 梁2号(8)的平面轴线与对应的中心件(1)的外边相交的两组外侧同位角 的角度之和最大限度地接近；或以中心件(1)的中心和多边形外边交会点的 连线的延长线的垂直切线把圆形基础2号(107)除去中心件(1)的部分分 割成件数与中心件(1)多边形边数相同的梁板组合结构4号(108);如图7、 8所示；或以相连接的分别垂直于基础梁2号(8)轴线和平行于中心件(1) 的多边形外边的平面折线的垂直切线把梁板组合结构4号(108) l件分别切 割为内端件2号(18) l件、过渡件2号(19) n (n大于等于l，整数)件， 外端件9号(33) l件；或以圆形基础2号(107)的平面轴线将外端件9号
(33)分为外端分件10号(34)、外端分件11号(35)各1件；如图15、 16 所示；或以平行于对应的中心件(1)的多边形外边的直线的垂直切线分割抗 压板2号(3)，又以一端与上述直线平面连接而垂直于基础梁2号(8)轴线 的直线的垂直切线把基础梁2号(8)分割而同时把梁板组合结构4号(108) l件分割为内端件3号(23) l件、过渡件3号(24) n (n大于等于l，整数)件，外端件12号(36) l件；或以圆形基础2号(107)的平面轴线将外端件 12号(36)分为外端分件13号(37)、外端分件14号(38)各1件；如图 19、 20所示。
本发明的砼预制构件水平组合连接系统的构造正多边形基础1号(IOI) 或圆形基础l号(103)的水平组合连接为上、下单孔或上单下多孔的两种水 平空间交叉后张法无粘结预应力系统；在砼预制结构件的基础梁1号(7)的 上半部轴线上设置1道钢绞线孔道(39)水平贯穿于基础梁1号(7)的轴线， 其孔道中心标高在中心件(1)之外的区段相同；下部在基础梁1号(7)的 轴线上设置一道或对称水平设置多道平行钢绞线孔道(39)，其孔道中心标高 在中心件(1)之外的区段相同；各基础梁1号(7)上、下设置的钢绞线孔 道(39)在中心件(1)内空间交叉使上或下部水平连接系统的钢绞线孔道(39) 的孔道中心标高在内端件1号(14)内水平；以单根或多根钢绞线(40)贯 穿于钢绞线孔道(39)内，其一端为固定端(41)，另一端为张拉端(42); 如图21、 22、 23、 24、 25、 26所示；固定端(41)由与基础梁1号(7)或 基础梁2号(8)的砼预制构件垂直面相平的套管1号(43)与内径小于套管 1号(43)内径的内径面有内螺纹的圆圈1号(44)和与圆圈1号(44)的内 径相同的套管2号(45)和与钢绞线孔道(39)内径相同的孔的圆圈2号(46) 和钢绞线孔道(39)水平同心自外向内组合连接；与圆圈1号(44)内径面 螺纹配合的剖面为T形在其直径较小的圆台外圆面上的有与圆圈1号(44) 内螺纹配合的外螺纹的封闭板(47)，在封闭板(47)与圆圈1号(44)之间 有封闭垫圈1号(48)，在封闭板(47)外侧的套管1号(43)内有微膨胀砼
(49)与砼预制构件外立面相平；圆圈2号(46)外侧设有外径大于圆圈2 号(46)内孔直径的承压环(50)，承压环(50)上有孔(51)，钢绞线(40) 从孔(51)穿过；钢绞线(40)的外端部设有外径大于孔(51)内径的钢绞 线锚头(52);如图29所示；张拉端(42)由外面与基础梁l号(7)或基础 梁2号(8)或抗压板l号(2)或抗压板2号(3)的砼预制构件垂直外立面 相平的套管3号(54)和内径小于套管3号(54)内径外径相同的圆圈3号
(55)和外径与圆圈3号(55)内径配合且外向面相平的内径面上有剖面为 内向L形台阶形环槽的承压圈(56)和钢绞线孔道(39)由外向内同心水平组合连接；承压圈(56)外侧设有其外径与承压圈(56) L形凹槽相配合、其 外向内径凹槽与锚环(57)外径相配合的剖面为L形的外径面的外半部有外 螺纹的圆圈4号(58);圆柱形锚环(57)上设有外大内小的锥形孔(59)， 钢绞线(40)的一端从锥形孔1号(59)向外穿过，在锥形孔1号(59)与 钢绞线(40)之间有夹片(60);筒口外端内径面设有与圆圈4号(58)外径 面的外螺纹相配合的内螺纹的外口有圆圈的防护套筒(61)，在防护套筒(61) 与承压圈(56)之间有封闭垫圈2号(62);防护套筒(61)内和钢绞线孔道 (39)内有流体防锈蚀材料(53);套管3号(54)内和防护套筒(61)外有 微膨胀砼(49)的外立面与砼预制构件外立面相平；如图30所示。
正多边形基础2号(105)或圆形基础2号(107)及由其分解而成的砼 预制构件的水平组合连接系统的在同一水平部位的多(大于等于2)钢绞线孔 道(39)的设置方法是与基础梁2号(8)的梁轴线对称水平平行分布且钢绞 线孔道(39)中心标高在同一高度，对称于中心件(1)对称外边两侧下部的 多(大于等于2)钢绞线孔道(39)在中心件(1)内为水平平行布置；如图 25、 26所示。
在正多边形基础1号(101)或圆形基础1号(103)或正多边形基础2 号(105)或圆形基础2号(107)的抗压板1号(2)或抗压板2号(3)的 内切圆或圆周内侧设水平圆环形的钢绞线孔道(39)，在基础平面轴线的两端 设置两组交叉钢绞线孔道(39)的张拉端(42)构造，以钢绞线(40)对整 座基础进行圆周紧固；如图21、 22、 23、 24、 25、 26所示。
在钢绞线孔道(39)内设有流体防锈蚀材料(53)，在基础梁1号(7) 或基础梁2号(8)的上部或下部的单个钢绞线孔道(39)的最高部位设垂直 管1号(63)与钢绞线孔道(39)连通；或在各单个钢绞线孔道(39)的空 间交叉部位将与各钢绞线孔道(39)连通的垂直管2号(65)连通于垂直管1 号(63);垂直管l号(63)的上端突出于基础梁l号(7)或基础梁2号(8) 或中心件(1)的砼上表面；在基础梁l号(7)或基础梁2号(8)的上部或 下部的多个钢绞线孔道(39)平行并列的最高部位以水平管(64)将各钢绞 线孔道(39)水平连通；下端与其中一钢绞线孔道(39)连通的垂直管1号 (63)的上端突出于基础梁l号(7)或基础梁2号(8)或中心件(1)的砼上表面；垂直管1号(63)的上端有内螺纹与垂直管1号(63)上端的外螺 纹配合的封闭套筒(66),封闭套筒(66)的筒底与垂直管l号(63)上顶端 之间有封闭垫圈3号(67);设于抗压板l号(2)或抗压板2号(3)内的圆 环形钢绞线孔道(39)的孔道最高处与设于基础梁1号(7)或基础梁2号(8) 的钢绞线孔道(39)以连通管(68)连通；以流体防锈蚀材料(53)从垂直 管1号(63)注入并填充各钢绞线孔道(39)及固定端(41)和张拉端(42) 的封闭腔内空间；如图21、 22、 23、 24、 25、 26、 27、 28、 29、 30所示。
为了使各砼预制构件组合连接定位准确，在各预制构件的相互连接面上 设有由分别对应设置于相邻砼预制构件连接面上的由定位凹键(70)和与之 配合的定位凸键(71)共同构成的定位键(69)，两砼预制构件之间的对应的 砼垂直连接平面上最少设置2套定位键(69);定位凹键(70)由外面与砼构 件外立面齐平的有外大内小锥形孔2号(72)的锥孔圆圈(73)与筒口朝外 的内径大于锥形孔2号(72)较小内径的筒内有黄油(74)的圆筒(75)同 心连接，外径小于或等于锥孔圆圈(73)外径的套管4号(28)与锥孔圆圈
(73)同心连接于锥孔圆圈(73)的内侧，锥孔圆圈(73)和圆筒(75)的 内侧面有锚筋l号(76)与锥孔圆圈(73)、圆筒(75)连接；定位凸键(71) 由外面与砼外立面齐平的内有圆孔与锥形键(77)圆柱形部分配合的圆圈5号
(78)、锥形键(77)的锥形部分与锥孔圆圈(73)的锥形孔2号(72)配合， 外径小于或等于圆圈5号(78)外径的套管5号(29)与圆圈5号(78)同心 连接于圆圈5号(78)的内侧，在圆圈5号(78)和锥形键(77)的内侧有锚 筋2号(79)与锥形键(77)、圆圈5号(78)连接；如图43所示；在内 端件1号(14)与过渡件1号(15)或过渡件1号(15)与外端件1号(16) 或过渡件1号(15)与外端件2号(17)的相邻连接面上，定位键(69) 设置于基础梁l号(7)或抗压板l号(2)或抗压板2号(3)的垂直连接 面；在内端件2号(18)与过渡件2号(19)或过渡件2号(19)与外端 件3号(20)或过渡件2号(19)与外端件9号(33)或内端件3号(23) 与过渡件3号(24)或过渡件3号(24)与外端件6号(25)或过渡件3 号(24)与外端件12号(36)的相邻连接面上，定位键(69)设在抗压板 1号(2)或抗压板2号(3)或基础梁2号(8)的垂直连接面；定位键(69)设于中心件(1)与梁板组合结构l号(102)或梁板组合结构2号(104)或 梁板组合结构3号(106)或梁板组合结构4号(108)相邻的垂直连接面上 的任意部位；如图31、 32、 33、 34、 35、 36、 37、 38、 39、 40、 41、 42、 43、 54所示。
本发明的各砼预制构件的垂直连接面为无间隙配合，基础梁l号(7)或 基础梁2号(8)或抗压板l号(2)或抗压板2号(3)的垂直连接面的下端 有相邻预制构件的相邻格角形成的空腔(80)，抗压板1号(2)或抗压板2 号(3)底面与砼垫层(11)之间设有传力砂层(10);如图50、 51所示。在 两相邻的砼预制构件的垂直连接面上设有对应配合的三角形凹凸连接面(81) 或梯形凹凸连接面(82)或圆弧形凹凸连接面(83)或垂直平面无间隙连接 面(84);如图45、 46、 47、 44所示。
本发明的基础设置方式全埋式；在基坑(9 )的坑底地基上设砼垫层(11)， 在抗压板l号(2)或抗压板2号(3)与砼垫层(11)之间有传力砂层(10); 基础砼预制构件组装完毕后，装填砂或石子或土等散料(12),在散料(12) 的上面设有散料防位移盖板(13);如图32所示。
本发明的中心件(1)为多边形棱柱体l件，或以水平切线将其分割为中 心下件(85) l件、中心上件(86) l件和中心中件(87) n (n大于等于l， 整数)件，在相邻各件的水平无间隙连接面上设有棱台体或截头角锥体或截 头圆锥体的砼凸键(88)和与之无间隙配合的砼凹键(89);如图48、 49所 示。
为了使钢绞线孔道(39)封闭，在相邻砼构件的连接面的钢绞线孔道(39) 的一端设与钢绞线孔道(39)内径相同的环形凹槽(90)，内置封闭垫圈4号 (91);如图53所示。
在每件砼构件的外侧立面上水平设置不少于3个剖面为圆形或多边形的 吊装销孔(92)，将由吊环(93)与吊钩组合的与吊装销孔(92)配合的剖面 为圆形或多边形的柱形钢销(94)插入吊装销孔(92)内，即可起吊；如图 52所示。
有益效果本发明以砼预制构件水平组合后形成的梁板独立基础结构和置于 其上的如砂或石子或土等散料共同构成的大型塔桅式结构如风力发电机组、勘探机的新型基础。与传统整体现浇砼基础相比，本发明的有益效果在于
1. 节约了大型塔桅式机械设备基础的大量砼资源和能源投入；
2. 大幅降低了基础制作成本，具有明显的直接经济效益；
3. 基础的预制构件的分解组合位置线避免了与均匀布置于环形梁上的地 脚螺栓的位置冲突；
4. 克服现场制作的湿作业，实现了工厂化预制；
5. 实现了移位重复使用，为进一步提高资源利用率创造了先决条件；
6. 大幅减少了传统基础废弃后形成的污染；
7. 施工周期大幅度縮短，利于高寒和干旱地区施工。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。
图1——^^预制正多边形基础1号(101)、梁板组合结构1号(102)平面图 图2——砼预制正多边形基础1号(101)、梁板组合结构1号(102)剖面图 图3——砼预制圆形基础l号(103)、梁板组合结构2号(104)平面图 图4——砼预制圆形基础l号(103)、梁板组合结构2号(104)剖面图 图5——砼预制正多边形基础2号(105)、梁板组合结构3号(106)平面图 图6——^预制正多边形基础2号(105)、梁板组合结构3号(106)剖面图 图7^^砼预制圆形基础2号(107)、梁板组合结构4号(108)平面图 图8——砼预制圆形基础2号(107)、梁板组合结构4号(108)剖面图 图9——砼预制正多边形基础1号(101)、梁板组合结构1号(102)构
件组合平面图
图10——砼预制正多边形基础1号(101)、梁板组合结构1号(102)构 件组合剖面图
图11——砼预制圆形基础1号(103)、梁板组合结构2号(104)构件组 合平面图
图12——砼预制圆形基础1号(103)、梁板组合结构2号(104)构件组 合剖面图
图13——砼预制正多边形基础2号(105)、梁板组合结构3号(106)构 件组合平面图
图14——砼预制正多边形基础2号(105)、梁板组合结构3号(106)构件组合剖面图
图15——砼预制圆形基础2号(107)、梁板组合结构4号(108)构件组
合平面图
图16——砼预制圆形基础2号(107)、梁板组合结构4号(108)构件组 合剖面图
图17——砼预制正多边形基础2号(105)、梁板组合结构3号(106)构 件组合平面图
图18——砼预制正多边形基础2号(105)、梁板组合结构3号(106)构 件组合剖面图
图19——砼预制圆形基础2号(107)、梁板组合结构4号(108)构件组 合平面图
图20——砼预制圆形基础2号(107)、梁板组合结构4号(108)构件组 合剖面图
图21——砼预制正多边形基础l号(101)水平连接系统(一)平面图
图22——砼预制正多边形基础1号(101)水平连接系统(一)剖面图
图23——砼预制正多边形基础l号(101)水平连接系统(二)平面图
图24——砼预制正多边形基础l号(101)水平连接系统(二)剖面图
图25——砼预制圆形基础2号(107)水平连接系统平面图
图26——砼预制圆形基础2号(107)水平连接系统剖面图
图27——中心件(1)的钢绞线孔道(39)单管空间交叉的流体防锈蚀材
料(53)注入管道系统图
图28——基础梁l号(7)或基础梁2号(8)内多道钢绞线孔道(39)
并列的流体防锈蚀材料(53)注入管道系统图 图29——固定端(41)构造大样图 图30——张拉端(42)构造大样图
图31——正多边形基础1号(101)、梁板组合结构1号(102)预制构件
组合定位系统平面图
图32——正多边形基础1号(101)、梁板组合结构1号(102)预制构件
组合定位系统和基础埋置构造剖面33——圆形基础1号(103)、梁板组合结构2号(104)预制构件组合 定位系统剖面图
图34——圆形基础1号(103)、梁板组合结构2号(104)预制构件组合 定位系统剖面图
图35——正多边形基础2号(105)、梁板组合结构3号(106)预制构件 组合定位系统平面图
图36——正多边形基础2号(105)、梁板组合结构3号(106)预制构件 组合定位系统剖面图
图37——圆形基础2号(107)、梁板组合结构4号(108)预制构件组合 定位系统平面图
图38——圆形基础2号(107)、梁板组合结构4号(108)预制构件组合 定位系统剖面图
图39——正多边形基础2号(105)、梁板组合结构3号(106)预制构件 组合定位系统平面图
图40——正多边形基础2号(105)、梁板组合结构3号(106)预制构件 组合定位系统剖面图
图41——圆形基础2号(107)、梁板组合结构4号(108)预制构件组合 定位系统平面图
图42——圆形基础2号(107)、梁板组合结构4号(108)预制构件组合 定位系统剖面图
图43——定位键(69)大样图
图44——预制构件垂直平面无间隙连接面(84)剖面图 图45——预制构件三角形凹凸连接面(81)剖面图 图46——预制构件梯形凹凸连接面(82)剖面图 图47——预制构件圆弧形凹凸连接面(83)剖面图 图48——中心件(1)的垂直组合定位构造平面图 图49——中心件(1)的预制构件垂直组合构造剖面图 图50——抗压板1号(2)或抗压板2号(3)或基础梁1号(7)或基础 梁2号(8)的垂直连接面及下端空腔构造剖面图(一)图51——抗压板1号(2)或抗压板2号(3)或基础梁1号(7)或基础 梁2号(8)的垂直连接面及下端空腔构造剖面图(二)
图52——吊装销孔(92)和柱形钢销(94)和吊环(93)配合构造剖面图
图53——钢绞线孔道(39)的管道密封构造剖面图
图54——砼预制构件连接面上的钢绞线孔道(39)、钢绞线(40)、定位 凹键(70)、定位凸键(71)、三角形凹凸连接面(81)、垂直平面无间隙连接 面(84)、梯形凹凸连接面(82)、圆弧形凹凸连接面(83)分布示意图具体实施方式
本发明的正多边形基础1号101或梁板组合结构1号102或 圆形基础1号103或梁板组合结构2号104或正多边形基础2号105或梁板 组合结构3号106或圆形基础2号107或梁板组合结构4号108由砼预制构 件按设定位置组合拼装而成，其平面位置形状如图l、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14、 15、 16、 17、 18、 19、 20所示。
本发明采用沿基础梁1号7或基础梁2号8的轴线分上、下两个部位设 置水平组合预应力钢绞线连接系统；根据结构需要釆用上单下单、上单下多 钢绞线孔道39以空间交叉形式把全部砼预制构件水平组合连接为一个整体； 为强化水平组合连接效能，在抗压板1号2或抗压板2号3的圆周设置了圆 环形水平紧固构造；如图21、 22、 23、 24、 25、 26所示。
为了保证砼预制构件水平组合定位准确并使设于砼预制构件垂直连接面 上的垂直平面无间隙连接面84或三角形凹凸连接面81或梯形凹凸连接面82 或圆弧形凹凸连接面83实现无间隙配合，在各砼预制构件的每个垂直连接面 上设置了由分设于相邻构件连接面的对应部位相互配合的定位凹键70和定位 凸键71共同构成的定位键69，砼预制构件组装时，从中心件l定位开始，把 固定位置的构件的定位凸键71对准对应的与之相邻的砼预制构件连接面上的 定位凹键70，使定位凸键71插入定位凹键70的凹槽即可；如图31、 32、 33、 34、 35、 36、 37、 38、 39、 40、 41、 42、 43、 54所示。
为了防止砼预制构件组合过程中有杂物夹入两连接面之间的缝隙，造成 构件连接面无法实现无间隙配合，在每个连接面的下端设有由相邻构件的格 角形成的空腔80;如图50、 51所示。
为增强砼预制构件组合后的整体性和抗剪切能力，在砼构件的垂直连接面上设置了垂直平面无间隙连接面84或三角形凹凸连接面81或梯形凹凸连 接面82或圆弧形凹凸连接面83的抗剪切防位移构造，与定位键69配合形成 砼构件的抗剪切防位移构造系统；如图44、 45、 46、 47所示。
本发明的砼预制构件水平组合的钢绞线无粘结预应力连接系统是在预制 砼构件时按设定位置预留钢绞线孔道39，安装水平连接系统的步骤是一、 基础砼预制构件全部就位后，将一端设有钢绞线锚头52的钢绞线40从固定 端41的承压环50的孔51中穿过，再穿入钢绞线孔道39，使钢绞线40从张 拉端42穿出，安装锚环57和夹片60，以张拉机对钢绞线40进行张拉，使砼 预制构件的连接面实现无间隙配合且达到规定的预应力值时，将防护套筒61 和封闭板47安装紧固；二、将固定端41的封闭板47安装后，以微膨胀砼49 封固；须拆解基础时，将微膨胀砼49剃除，拆下封闭板47，以张拉机对钢绞 线40退张后，将钢绞线40抽出；三、在以上两个程序完成后，按上述程序 将钢绞线40穿入基础的抗压板1号2或抗压板2号3的钢绞线孔道39内， 进行张拉后，按上述方法对张拉端42进行封固；如图21、 22、 23、 24、 25、
26、 29、 30所示。
基础砼预制构件及水平连接系统全部安装完毕后，从突出于中心件1或 基础梁1号7或基础梁2号8的垂直管1号63向管内注入流体防锈蚀材料53， 使全部钢绞线孔道39和固定端41及张拉端42的封闭腔体内充满流体防锈蚀 材料53，排出全部空气后将封闭垫圈3号67和封闭套筒66安装坚固；如图
27、 28、 29、 30、 53所示。
为了便于中心件1的吊装运输，采用砼预制构件的水平分割和垂直组合 方式，把一件分为多件；如图48、 49所示。
本发明采用全埋设置方式，为防止地基被雨水浸泡和散料的移动，在散 料上设置了钢筋砼的散料防位移盖板13;如图32所示。
为了方便吊装，将由吊环93与吊钩组合的柱形钢销94插入设于砼构件 侧立面的吊装销孔92内，即可起吊；如图52所示。
权利要求
1、大型塔桅式机械设备的组合基础由砼预制构件水平组合或垂直加水平组合，以后张法无粘结预应力构造系统组合成为正多边形或圆形的砼独立基础梁板结构，其上配置砂子或石子或土等散料，其特征在于砼预制构件组合的独立基础的几何形状有下列特征一、平面几何图形同中心平面形状为多边形(边数为大于等于4的正偶数，边长分为不相等的2组，2组的边数相等或不相等，邻边交会点在同心圆上)的棱柱体中心件(1)1件、平面为正多边形(边数为大于4的正整数)或圆形的抗压板1号(2)1件或抗压板2号(3)1件、平面为正多边形环形或圆环形横剖面为矩形或梯形的环形梁(4)1件、正多边形的内切圆直径或外圆直径大于环形梁(4)的外接圆直径的正多边形或圆形平台座(6)1件、数量为中心件(1)的平面多边形边数的1或2倍的基础梁1号(7)或基础梁2号(8)的相邻的基础梁轴线相交于基础中心的水平夹角相同；中心件(1)1件和抗压板1号(2)或抗压板2号(3)1件和环形梁(4)1件和平台座(6)1件和基础梁1号(7)或基础梁2号(8)多件的平面为同一中心；二、高度关系平台座(6)与中心件(1)上平面相平，环形梁(4)的上平面高于平台座(6)；横剖面为矩形的基础梁1号(7)或基础梁2号(8)的上平面水平或外缘上平面低于与平台座(6)连接部位的平面，其上平面的纵剖面为直线或弧线；基础梁1号(7)或基础梁2号(8)与平台座(6)交接处的平面与平台座(6)上平面相平或低于平台座(6)上平面；基础梁1号(7)或基础梁2号(8)的下端部分别与抗压板1号(2)或抗压板2号(3)合为一体形成独立梁板结构；三、平面位置关系中心件(1)的多边形平面的外接圆直径小于环形梁(4)内缘正多边形的内切圆或圆形的直径；环形梁(4)的平面正多边形外缘的外接圆或圆形直径小于或等于平台座(6)的正多边形外接圆或圆形的外缘直径；抗压板1号(2)的正多边形平面的内切圆或抗压板2号(3)的圆形平面的半径大于或等于基础梁1号(7)或基础梁2号(8)的梁外端到基础中心的距离；与上部塔桅式机械设备垂直连接定位的地脚螺栓(5)垂直埋置于环形梁(4)的砼内；正多边形基础1号(101)由平面同中心的中心件(1)1件、环形梁(4)1件、正多边形或圆形平台座(6)1件、平面外缘为正多边形的抗压板1号(2)1件、相邻轴线与基础平面中心的夹角相等且各轴线与中心件(1)平面多边形对应边的两组同位角的角度之和最大限度地相近的数量与中心件(1)多边形边数相同的基础梁1号(7)共同构成；或以中心件(1)的中心和平面外边交点连线的延长线的垂直切线把正多边形基础1号(101)的中心件(1)以外的部分分割为件数与中心件(1)平面多边形边数相同的正多边形梁板组合结构1号(102)；梁板组合结构1号(102)的平面外缘为多边形，梁板组合结构1号(102)的底边与中心件(1)的多边形一条对应外边为共同边，梁板组合结构1号(102)上有环形梁(4)和平台座(6)的一部分与其它梁板组合结构1号(102)上的部分环形梁(4)和平台座(6)共同构成整体环形梁(4)和平台座(6)；基础梁1号(7)的平面轴线把梁板组合结构1号(102)的抗压板1号(2)分为相互对称或不对称的多边形；或以垂直于基础梁1号(7)平面轴线的垂直切线把梁板组合结构1号(102)分割成为内端件1号(14)1件、过渡件1号(15)n件(n为大于等于1的整数)和外端件1号(16)1件；圆形基础1号(103)由平面同中心的中心件(1)1件、环形梁(4)1件、平台座(6)1件、平面为圆形的抗压板2号(3)1件、相邻轴线与基础平面中心的夹角相等且各轴线与中心件(1)平面多边形对应边的两组同位角的角度之和最大限度地相近的数量与中心件(1)多边形边数相同的基础梁1号(7)共同构成；或以中心件(1)的中心和平面外边交点连线的延长线的垂直切线把圆形基础1号(103)的中心件(1)以外的部分分割为件数与中心件(1)的多边形边数相同的梁板组合结构2号(104)；梁板组合结构2号(104)平面为扇形，其底边与中心件(1)的多边形一条对应外边为共同边，梁板组合结构2号(104)上设有环形梁(4)和平台座(6)的一部分与其它梁板组合结构2号(104)上的环形梁(4)和平台座(6)共同构成整体的环形梁(4)和平台座(6)；基础梁1号(7)的轴线把圆形基础1号(103)的抗压板2号(3)分为相互对称或不对称的扇形；或以垂直于基础梁1号(7)平面轴线的垂直切线把梁板组合结构2号(104)分割成为内端件1号(14)、过渡件1号(15)n件(n为大于等于1的整数)和外端件2号(17)；正多边形基础2号(105)由中心件(1)1件、正多边形抗压板1号(2)1件、环形梁(4)1件、平台座(6)1件和数量为中心件(1)多边形边数2倍对应于中心件(1)多边形每边设置2道横剖面为矩形的基础梁2号(8)，且相邻基础梁2号(8)平面轴线的夹角相等，平分相邻基础梁2号(8)轴线夹角的基础轴线通过或不通过对应的中心件(1)多边形外边的中点；正多边形基础2号(105)的与中心件(1)多边形对应边对应的2道基础梁2号(8)的平面轴线与对应的中心件(1)的外边相交的两组外侧同位角的角度之和最大限度地接近；或以通过中心件(1)的中心和多边形外边交会点的直线的延长线的垂直切线把正多边形基础2号(105)除去中心件(1)的部分分割成件数与中心件(1)多边形边数相同的梁板组合结构3号(106)；或以相连接的分别垂直于基础梁2号(8)轴线和平行于中心件(1)的多边形外边的平面折线的垂直切线把梁板组合结构3号(106)1件分别切割为内端件2号(18)1件、过渡件2号(19)n(n为大于等于1的整数)件、外端件3号(20)1件；或以正多边形基础2号(105)的平面轴线的垂直切线将外端件3号(20)1件平面分为外端分件4号(21)和外端分件5号(22)的梁板结构件各1件；或以平行于对应的中心件(1)的多边形外边的直线的垂直切线分割抗压板1号(2)，又以一端与上述直线平面相交而垂直于基础梁2号(8)轴线的直线的垂直切线把基础梁2号(8)分割而同时把梁板组合结构3号(106)1件分割为内端件3号(23)1件、过渡件3号(24)n(n为大于等于1的整数)件、外端件6号(25)1件；或以正多边形基础2号(105)的平面轴线的垂直切线将外端件6号(25)1件平面分为外端分件7号(26)、外端分件8号(27)的梁板结构件各1件；圆形基础2号(107)由中心件(1)1件、圆形平面的抗压板2号(3)1件、环形梁(4)1件、平台座(6)1件和数量为中心件(1)多边形边数2倍对应于中心件(1)多边形每边设置2道横剖面为矩形的基础梁2号(8)、且相邻基础梁2号(8)平面轴线的夹角相等，平分相邻基础梁2号(8)轴线夹角的基础轴线通过或不通过对应的中心件(1)多边形外边的中点；且圆形基础2号(107)的与中心件(1)多边形对应边对应的2道基础梁2号(8)的平面轴线与对应的中心件(1)的外边相交的两组外侧同位角的角度之和最大限度地接近；或以中心件(1)的中心和多边形外边交会点的连线的延长线的垂直切线把圆形基础2号(107)除去中心件(1)的部分分割成件数与中心件(1)多边形边数相同的梁板组合结构4号(108)；或以相连接的分别垂直于基础梁2号(8)轴线和平行于中心件(1)的多边形外边的平面折线的垂直切线把梁板组合结构4号(108)1件分别切割为内端件2号(18)1件、过渡件2号(19)n(n大于等于1，整数)件，外端件9号(33)1件；或以圆形基础2号(107)的平面轴线将外端件9号(33)分为外端分件10号(34)、外端分件11号(35)各1件；或以平行于对应的中心件(1)的多边形外边的直线的垂直切线分割抗压板2号(3)，又以一端与上述直线平面连接而垂直于基础梁2号(8)轴线的直线的垂直切线把基础梁2号(8)分割而同时把梁板组合结构4号(108)1件分割为内端件3号(23)1件、过渡件3号(24)n(n大于等于1，整数)件，外端件12号(36)1件；或以圆形基础2号(107)的平面轴线将外端件12号(36)分为外端分件13号(37)、外端分件14号(38)各1件；正多边形基础1号(101)或圆形基础1号(103)的水平组合连接为上、下单孔或上单下多孔的两种水平空间交叉后张法无粘结预应力系统；在砼预制结构件的基础梁1号(7)的上半部轴线上设置1道钢绞线孔道(39)水平贯穿于基础梁1号(7)的轴线，其孔道中心标高在中心件(1)之外的区段相同；下部在基础梁1号(7)的轴线上设置一道或对称水平设置多道平行钢绞线孔道(39)，其孔道中心标高在中心件(1)之外的区段相同；各基础梁1号(7)上、下设置的钢绞线孔道(39)在中心件(1)内空间交叉使上或下部水平连接系统的钢绞线孔道(39)的孔道中心标高在内端件1号(14)内水平；以单根或多根钢绞线(40)贯穿于钢绞线孔道(39)内，其一端为固定端(41)，另一端为张拉端(42)；固定端(41)由与基础梁1号(7)或基础梁2号(8)的砼预制构件垂直面相平的套管1号(43)与内径小于套管1号(43)内径的内径面有内螺纹的圆圈1号(44)和与圆圈1号(44)的内径相同的套管2号(45)和与钢绞线孔道(39)内径相同的孔的圆圈2号(46)和钢绞线孔道(39)水平同心自外向内组合连接；与圆圈1号(44)内径面螺纹配合的剖面为T形在其直径较小的圆台外圆面上的有与圆圈1号(44)内螺纹配合的外螺纹的封闭板(47)，在封闭板(47)与圆圈1号(44)之间有封闭垫圈1号(48)，在封闭板(47)外侧的套管1号(43)内有微膨胀砼(49)与砼预制构件外立面相平；圆圈2号(46)外侧设有外径大于圆圈2号(46)内孔直径的承压环(50)，承压环(50)上有孔(51)，钢绞线(40)从孔(51)穿过；钢绞线(40)的外端部设有外径大于孔(51)内径的钢绞线锚头(52)；张拉端(42)由外面与基础梁1号(7)或基础梁2号(8)或抗压板1号(2)或抗压板2号(3)的砼预制构件垂直外立面相平的套管3号(54)和内径小于套管3号(54)内径外径相同的圆圈3号(55)和外径与圆圈3号(55)内径配合且外向面相平的内径面上有剖面为内向L形台阶形环槽的承压圈(56)和钢绞线孔道(39)由外向内同心水平组合连接；承压圈(56)外侧设有其外径与承压圈(56)L形凹槽相配合、其外向内径凹槽与锚环(57)外径相配合的剖面为L形的外径面的外半部有外螺纹的圆圈4号(58)；圆柱形锚环(57)上设有外大内小的锥形孔(59)，钢绞线(40)的一端从锥形孔1号(59)向外穿过，在锥形孔1号(59)与钢绞线(40)之间有夹片(60)；筒口外端内径面设有与圆圈4号(58)外径面的外螺纹相配合的内螺纹的外口有圆圈的防护套筒(61)，在防护套筒(61)与承压圈(56)之间有封闭垫圈2号(62)；防护套筒(61)内和钢绞线孔道(39)内有流体防锈蚀材料(53)；套管3号(54)内和防护套筒(61)外有微膨胀砼(49)的外立面与砼预制构件外立面相平；正多边形基础2号(105)或圆形基础2号(107)及由其分解而成的砼预制构件的水平组合连接系统的在同一水平部位的多(大于等于2)钢绞线孔道(39)的设置方法是与基础梁2号(8)的梁轴线对称水平平行分布且钢绞线孔道(39)中心标高在同一高度，对称于中心件(1)对称外边两侧下部的多(大于等于2)钢绞线孔道(39)在中心件(1)内为水平平行布置；在正多边形基础1号(101)或圆形基础1号(103)或正多边形基础2号(105)或圆形基础2号(107)的抗压板1号(2)或抗压板2号(3)的内切圆或圆周内侧设水平圆环形的钢绞线孔道(39)，在基础平面轴线的两端设置两组交叉钢绞线孔道(39)的张拉端(42)构造，以钢绞线(40)对整座基础进行圆周紧固；在钢绞线孔道(39)内设有流体防锈蚀材料(53)，在基础梁1号(7)或基础梁2号(8)的上部或下部的单个钢绞线孔道(39)的最高部位设垂直管1号(63)与钢绞线孔道(39)连通；或在各单个钢绞线孔道(39)的空间交叉部位将与各钢绞线孔道(39)连通的垂直管2号(65)连通于垂直管1号(63)；垂直管1号(63)的上端突出于基础梁1号(7)或基础梁2号(8)或中心件(1)的砼上表面；在基础梁1号(7)或基础梁2号(8)的上部或下部的多个钢绞线孔道(39)平行并列的最高部位以水平管(64)将各钢绞线孔道(39)水平连通；下端与其中一钢绞线孔道(39)连通的垂直管1号(63)的上端突出于基础梁1号(7)或基础梁2号(8)或中心件(1)的砼上表面；垂直管1号(63)的上端有内螺纹与垂直管1号(63)上端的外螺纹配合的封闭套筒(66)，封闭套筒(66)的筒底与垂直管1号(63)上顶端之间有封闭垫圈3号(67)；设于抗压板1号(2)或抗压板2号(3)内的圆环形钢绞线孔道(39)的孔道最高处与设于基础梁1号(7)或基础梁2号(8)的钢绞线孔道(39)以连通管(68)连通；以流体防锈蚀材料(53)从垂直管1号(63)注入并填充各钢绞线孔道(39)及固定端(41)和张拉端(42)的封闭腔内空间；在各预制构件的相互连接面上设有由分别对应设置于相邻砼预制构件连接面上的由定位凹键(70)和与之配合的定位凸键(71)共同构成的定位键(69)，两砼预制构件之间的对应的砼垂直连接平面上最少设置2套定位键(69)；定位凹键(70)由外面与砼构件外立面齐平的有外大内小锥形孔2号(72)的锥孔圆圈(73)与筒口朝外的内径大于锥形孔2号(72)较小内径的筒内有黄油(74)的圆筒(75)同心连接，外径小于或等于锥孔圆圈(73)外径的套管4号(28)与锥孔圆圈(73)同心连接于锥孔圆圈(73)的内侧，锥孔圆圈(73)和圆筒(75)的内侧面有锚筋1号(76)与锥孔圆圈(73)、圆筒(75)连接；定位凸键(71)由外面与砼外立面齐平的内有圆孔与锥形键(77)圆柱形部分配合的圆圈5号(78)、锥形键(77)的锥形部分与锥孔圆圈(73)的锥形孔2号(72)配合，外径小于或等于圆圈5号(78)外径的套管5号(29)与圆圈5号(78)同心连接于圆圈5号(78)的内侧，在圆圈5号(78)和锥形键(77)的内侧有锚筋2号(79)与锥形键(77)、圆圈5号(78)连接；在内端件1号(14)与过渡件1号(15)或过渡件1号(15)与外端件1号(16)或过渡件1号(15)与外端件2号(17)的相邻连接面上，定位键(69)设置于基础梁1号(7)或抗压板1号(2)或抗压板2号(3)的垂直连接面；在内端件2号(18)与过渡件2号(19)或过渡件2号(19)与外端件3号(20)或过渡件2号(19)与外端件9号(33)或内端件3号(23)与过渡件3号(24)或过渡件3号(24)与外端件6号(25)或过渡件3号(24)与外端件12号(36)的相邻连接面上，定位键(69)设在抗压板1号(2)或抗压板2号(3)或基础梁2号(8)的垂直连接面；定位键(69)设于中心件(1)与梁板组合结构1号(102)或梁板组合结构2号(104)或梁板组合结构3号(106)或梁板组合结构4号(108)相邻的垂直连接面上的任意部位。
2、 如权利要求l所述的大型塔桅式机械设备的组合基础，其特征在于中心件(1)为多边形棱柱体1件，或以水平切线将其分割为中心下件(85) l件、中心上件(86) l件和中心中件(87) n (n大于等于l，整数)件，在相 邻各件的水平无间隙连接面上设有棱台体或截头角锥体或截头圆锥体的砼凸键 (88)和与之无间隙配合的砼凹键(89);为了使钢绞线孔道(39)封闭，在相邻砼构件的连接面的钢绞线孔道(39) 的一端设与钢绞线孔道(39)内径相同的环形凹槽(90)，内置封闭垫圈4号(91)。
3、 如权利要求1或2所述的大型塔桅式机械设备的组合基础，其特征在于各砼预制构件的垂直连接面为无间隙配合，基础梁l号(7)或基础梁2号 (8)或抗压板l号(2)或抗压板2号(3)的垂直连接面的下端有相邻预制构 件的相邻格角形成的空腔(80),抗压板1号(2)或抗压板2号(3)底面与砼 垫层(11)之间设有传力砂层(10);在两相邻的砼预制构件的垂直连接面上设 有对应配合的三角形凹凸连接面(81)或梯形凹凸连接面(82)或圆弧形凹凸 连接面(83)或垂直平面无间隙连接面(84)。
4、 如权利要求1或2或3所述的大型塔桅式机械设备的组合基础，其特征在于基础设置方式全埋式；在基坑(9)的坑底地基上设砼垫层(11)，在抗 压板l号(2)或抗压板2号(3)与砼垫层(11)之间有传力砂层(10);基础 砼预制构件组装完毕后，装填砂或石子或土等散料(12)，在散料(12)的上面 设有散料防位移盖板(13)。
5、 如权利要求1或2或3或4所述的大型塔桅式机械设备的组合基础，其特征 在于在每件砼构件的外侧立面上水平设置不少于3个剖面为圆形或多边形的吊 装销孔(92)，将由吊环(93)与吊钩组合的与吊装销孔(92)配合的剖面为圆 形或多边形的柱形钢销(94)插入吊装销孔(92)内，即可起吊。
全文摘要
本发明由砼预制构件经水平或垂直加水平组合而成的正多边形或圆形独立基础梁板结构与砂或石子或土等散料共同构成的配置于大型塔桅式机械设备如风电机组等的组合式基础。上、下双道辐射式水平空间交叉加水平圆周封闭的预应力组合连接系统、凹凸键定位系统和砼抗剪切无间隙连接面构造系统共同实现了原整体现浇砼基础的全部功能。并且具有节资环保、降低成本，可移位、重复使用的明显特点。
文档编号E02D27/32GK101560774SQ20091014288
公开日2009年10月21日 申请日期2009年5月20日 优先权日2009年5月20日
发明者赵正义 申请人:赵正义