大刚度柔性光伏支架及其施工方法与流程

大刚度柔性光伏支架及其施工方法
1.技术领域：本发明涉及一种大刚度柔性光伏支架及其施工方法。
2.

背景技术：
我国太阳能资源丰富，丰富的太阳能资源为我国开发利用太阳能创造了有利条件，光伏发电是当今开发利用太阳能资源的最有效方式。随着光伏行业的大力发展，土地、屋顶资源逐渐减少，而很多地势起伏的山地，水位较深的鱼塘，地质条件较差的滩涂，跨度较大的水厂受限于传统光伏支架安装方式而未被充分利用；另外，传统的地面支架耐腐蚀性差、占地大、成本高。因此，自重轻、跨越能力强、施工方便、占用场地少的柔性光伏支架取代传统光伏支架变的越来越普遍。然而，现有的柔性光伏支架体系多存在结构刚度低，稳定性差、有疲劳开裂隐患等缺点。因此，设计一种安全、稳定的柔性光伏支架体系是十分有必要的。
3.

技术实现要素：
本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种大刚度柔性光伏支架及其施工方法。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种大刚度柔性光伏支架，包括柔性索组件、光伏组件以及支撑架，所述柔性索组件包括纵向柔索和横向柔索，所述纵向柔索安装于一对支撑架之间，且呈下凹拱形状；所述横向柔索呈上凸拱形状且两端锚固在地面，横向柔索与纵向柔索在平面的投影相交叉，且在交叉点处相连接；所述光伏组件固定于纵向柔性索上。
5.进一步的，所述横向柔索为若干个，若干个横向柔索沿纵向并排间隔分布在纵向柔索的下方，横向柔索与纵向柔索在交叉点处通过连接构件相连接。
6.进一步的，所述连接构件包括竖向件，所述竖向件的上下两端均设置有弹簧挂扣或闭式索节。
7.进一步的，所述竖向件为竖向拉杆或竖向拉索。
8.进一步的，所述支撑架包括横梁，所述横梁的底部固定有若干个沿横向间隔分布的立柱，所述立柱的底部固定有支撑基础；所述纵向柔索的两端锚固在支撑架的横梁上。
9.进一步的，所述横向柔索为若干个，若干个横向柔索分别横跨于纵向柔索的两端上方，横向柔索朝向位于同侧的支撑架倾斜布置，横向柔索与纵向柔索在交叉点处通过旋转线夹相连接。
10.进一步的，所述横向柔索的两端分别通过横向柔索锚固桩锚固在地面，所述横向柔索锚固桩包括锚固基础和固定在锚固基础顶部的锚固块，所述锚固块内部预制预应力孔道，所述横向柔索穿过预应力孔道锚固在锚固块上。
11.本发明采用的另外一种技术方案是：一种大刚度柔性光伏支架的施工方法，包含如下步骤：步骤s1，基础施工：光伏支架基础采用扩大基础或桩基础，当为扩大基础时采用明挖法，基坑完成后，安装钢筋后再浇筑混凝土扩大基础或安装预制混凝土扩大基础；当为桩
基础时采用预制混凝土实心桩、预制混凝土空心桩、现浇混凝土桩或钢管桩，预制混凝土桩基础或钢管桩基础采用锤击法、振动法、压入法或射水法施工；现浇混凝土桩在成孔后，安装钢筋笼，浇筑混凝土桩；步骤s2，支撑架施工：支撑架为钢立柱与钢横梁组成、混凝土立柱与混凝土横梁组成或混凝土立柱与钢横梁组成，吊装立柱，在光伏支架基础上安装固定立柱，吊装横梁，横梁与立柱固定连接，同时安装斜拉索或斜支撑；步骤s3，纵向柔索安装与张拉：将纵向柔索布设在一对支撑架之间，并锚固在支撑架的横梁上，初步张拉纵向柔索，当支撑架有多排时，纵向柔索可连续布置；步骤s4，横向柔索安装：当横向柔索设置在纵向柔索下方时，将横向柔索与纵向柔索在交叉点处通过连接构件相连接；当横向柔索侧向倾斜布置在纵向柔索上方时，采用旋转线夹连接纵向柔索和横向柔索交叉点处；步骤s5，横向柔索张拉：张拉横向柔索，使横向柔索张拉成拱形，并具有一定的竖向刚度，保证纵向柔索和横向柔索的整体稳定性；步骤s6，光伏组件安装：将光伏组件安装到纵向柔索上；步骤s7，二次张拉：在铺设光伏组件后，二次张拉横向柔索或二次张拉纵向柔索，或者二次张拉横向柔索和纵向柔索，使变形达到设计值充许范围。
12.进一步的，在步骤s3中，当竖向件的上下两端为闭式索节时，或者其中一端为闭式索节时，需纵向柔索安装前将纵向柔索穿过闭式索节；在步骤s4中，横向柔索安装时将其穿过竖向件的闭式索节。
13.进一步的，在步骤s3中，可将纵向柔索锚固在支撑架上，不需要初步张拉。
14.与现有技术相比，本发明具有以下效果：本发明结构设计合理，利用相连接的纵向柔索和横向柔索组成了刚度大、稳定性好的预应力自平衡结构，连接方便可靠，便于施工。
15.附图说明：图1是本发明实施例一的立体构造示意图（不包括光伏组件）；图2是图1中包括光伏组件的构造示意图；图3是本发明实施例一中弹簧挂扣的主视构造示意图；图4是本发明实施例一中弹簧挂扣的侧视构造示意图；图5是本发明实施例二的立体构造示意图（不包括光伏组件）；图6是本发明实施例二中旋转线夹的立体构造示意图；图7是本发明实施例三中闭式索节的主视构造示意图；图8是本发明实施例三中闭式索节的侧视构造示意图；图9是本发明实施例四采用斜支撑的立体构造示意图；图10是本发明实施例五采用八字型立柱的立体构造示意图；图11是本发明实施例六的立体构造示意图；图12是本发明实施例七的立体构造示意图；图13是本发明实施例八的立体构造示意图。
16.图中：1-支撑架；11-横梁；12-立柱；13-支撑基础；14-斜拉索锚固桩；15-斜拉索；16-纵向柔索锚固件；17-斜支撑；18-八字型立柱；181-内立柱；182-外立柱；2-柔性索组件；21-横
向柔索；22-纵向柔索；23-竖向拉杆；24-弹簧挂扣；241-活动杆；242-挂扣本体；243-弹性转轴；244-扣环；245-连接板；246-螺栓；247-拉杆连接件；25-横向柔索锚固桩；3-光伏组件；4-闭式索节；41-单耳接头；42-浇筑接头；43-竖向拉索；5-连接构件；6-旋转线夹；61-挂板；611弧形部；612铰接凸部；613-锁紧凸部；62-橡胶保护层；63-旋转连接块；64-连接杆；65-第一锁紧螺栓；66-第二锁紧螺栓；67-柔索扣孔。
17.具体实施方式:下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
18.在本发明的描述中，需要理解的是，术语
“ꢀ
纵向”、
“ꢀ
横向”、
“ꢀ
上”、
“ꢀ
下”、
“ꢀ
前”、
“ꢀ
后”、
“ꢀ
左”、
“ꢀ
右”、
“ꢀ
竖直”、
“ꢀ
水平”、
“ꢀ
顶”、
“ꢀ
底”、
“ꢀ
内”、
“ꢀ
外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
19.实施例一：如图1～4所示，本发明一种大刚度柔性光伏支架，包括柔性索组件2、光伏组件3以及支撑架1，所述柔性索组件2包括纵向柔索22和横向柔索21，所述纵向柔索22安装于一对前、后分布的支撑架1之间，纵向柔索22呈下凹拱形状；所述横向柔索21呈上凸拱形状，横向柔索21的左右两端锚固在地面，横向柔索21与纵向柔索22在平面的投影相交叉，且在交叉点处相连接；所述光伏组件3固定于纵向柔性索22上。
20.本实施例中，所述横向柔索21为若干个，若干个横向柔索21沿纵向并排间隔分布在纵向柔索22的下方，横向柔索21与纵向柔索22在交叉点处通过连接构件5相连接，形成一种刚度大的预应力索系统。纵向柔索、横向柔索和连接构件组成了刚度大、稳定性好的预应力自平衡结构，且三者之间连接方便可靠，便于施工。
21.本实施例中，所述连接构件5包括竖向件，所述竖向件的上、下两端分别设置有弹簧挂扣24，竖向件上端的弹簧挂扣24与纵向柔索22相连接，竖向件下端的弹簧挂扣24与横向柔索21相连接。弹簧挂扣24为现有产品，其包括活动杆241、挂扣本体242、弹性转轴243、扣环244、连接板245、连接板螺栓孔等组成，施工时可将弹簧挂扣直接挂扣在柔索上，此处不再对其构造做过多重复赘述。进一步的，所述竖向件为竖向拉杆23或竖向拉索43。具体使用时：以竖向件为竖向拉杆23为例，向内按压活动杆241，挂扣本体242的开口打开，将纵向柔索22通过挂扣本体242开口挂接并穿过244扣环，手松开活动杆241时,在弹性转轴243的作用下活动杆241向外回位与挂扣本体242卡紧，确保柔索不能脱出，方便施工。竖向拉杆23上端的拉杆连接件247与弹簧挂扣24下端的连接板245通过螺栓246连接。同样的，横向柔索21与竖向件23也采用上述方法连接。
22.本实施例中，所述支撑架1包括横梁11，所述横梁11的底部固定有若干个沿横向间隔分布的立柱12，立柱将横梁支撑离地面一定高度，所述立柱12的底部固定有支撑基础13，支撑基础固定在地面上；所述纵向柔索22的前、后两端分别通过纵向柔索锚固件16锚固在一对支撑架1的横梁11上。
23.优选的，立柱12和横梁11可采用混凝土材料或钢材料，支撑基础13可采用桩基础或扩大基础。
24.本实施例中，本实施例中，横向柔索21与纵向柔索22在平面的投影相交叉，且在平面投影中横向柔索与纵向柔索之间的夹角为75
°
～105
°
。
25.本实施例中，所述横向柔索21的两端分别设置有横向柔索锚固桩25，横向柔索的左、右两端通过横向柔索锚固桩25锚固在地面上。进一步的，所述横向柔索锚固桩25包括锚固基础和固定在锚固基础顶部的锚固块，所述锚固块内部预制预应力孔道，所述横向柔索穿过预应力孔道锚固在锚固块上。
26.本实施例中，所述横向柔索21与纵向柔索22为钢绞线、钢绳、钢缆或钢链中的任意一种或多种组合。
27.本实施例中，纵向柔索为多条，多条纵向柔索沿横向间隔分布。
28.本实施例中，立柱12均竖直设置，每根立柱的外侧分别设有一根斜拉索15，所述斜拉索15的上端与立柱12固定连接，斜拉索15的下端通过斜拉索锚固桩14锚固在地面；斜拉索15布置在立柱12外侧主要承受拉力。优选的，斜拉索锚固桩的结构与横向柔索锚固桩的结构相同。
29.本实施例中，光伏组件采用现有技术，其包括光伏板及其连接组件。
30.实施例二：如图5、6所示，本实施例与实施例一的区别点在于：所述横向柔索21为一对，一对横向柔索21分别横跨于纵向柔索22的前、后两端上方，横向柔索21朝向位于同侧的支撑架1倾斜布置，横向柔索21与纵向柔索22在交叉点处通过旋转线夹6相连接。通过倾斜的横向柔索增强刚度，纵向柔索、横向柔索和支撑架组成了刚度大、稳定性好的自平衡结构，且三者之间连接方便可靠，便于施工。
31.本实施例中，横向柔索21与纵向柔索22在平面的投影相交叉，且在平面投影中横向柔索与纵向柔索之间的最小夹角为45
°
～135
°
。
32.本实施例中，所述横向柔索21的拱形状为折线形曲线，所述横向柔索21与竖直面的倾斜角度为30
°
～80
°
，横向柔索的拱顶与拱脚在水平面投影不在同一条直线上，其连线形成折线形曲线。
33.本实施例中，所述旋转线夹6包括两对挂板、连接于两对挂板之间并使两对挂板可以相对转动的旋转件，每对挂板均包括有两块挂板61，每块挂板61包括弧形部及分别设于弧形部611两端的铰接凸部612和锁紧凸部613，两块挂板的铰接凸部612相铰接，两块挂板的弧形部611对接形成柔性扣孔67，柔性扣孔67以利于横向柔索或纵向柔索穿过，而两块挂板的锁紧凸部613之间通过第一锁紧螺栓65连接，即：每对挂板通过铰接形成可开合的柔索扣孔67，每对挂板的一端螺接有用于锁紧挂板61的第一锁紧螺栓65。应说明的是，每对挂板组合而成的结构可与现有的悬垂线夹结构相同，即该旋转线夹由两个悬垂线夹和旋转件组合而成。
34.本实施例中，所述旋转件包括连接杆64和一对旋转连接块63，一对旋转连接块63固定在两对挂板上，所述连接杆64设于一对旋转连接块63之间，一对旋转连接块63相邻的一侧面中部均开设有连接孔，连接杆64的两端分别与一对旋转连接块63的连接孔转动配合，所述旋转连接块63上螺接有第二锁紧螺栓66，第二锁紧螺栓66伸入连接孔并顶紧连接杆64，以实现锁紧连接杆。当需要使两对挂板自由转动时，旋松第二锁紧螺栓，此时连接杆与旋转连接块可进行转动；在两对挂板转动结束后，再拧紧第二锁紧螺栓。
35.本实施例中，所述柔索扣孔67的内侧臂设有橡胶保护层62，橡胶保护层用于保护柔索。
36.实施例三：如图7、8所示，本实施例与实施例一的区别点在于连接构件的结构有所
不同，具体为：所述连接构件包括竖向件，所述竖向件为竖向拉杆23或竖向拉索43，所述竖向件的上、下两端分别设置有闭式索节4，竖向件上端的闭式索节4与纵向柔索22相连接，竖向件下端的闭式索节4与横向柔索21相连接。闭式索节为现有产品，其由单耳接头41、浇筑接头42组成，此处不再对其构造做过多重复赘述。具体使用时：以竖向件为竖向拉杆23为例，闭式索节4下端通过浇筑接头42与竖向拉杆23连接，安装时将纵向柔索22穿过闭式索节4上端的单耳接头41，从而将竖向拉杆23挂接在纵向柔索22上。同样的，横向柔索21与拉杆23也采用上述方法连接。
37.实施例四：如图9所示，本实施例中，采用斜支撑17受压来平衡结构水平拉力，其与实施例一的区别点在于：每根立柱12的内侧分别设有一根斜支撑17，用斜支撑17代替斜拉索15，斜支撑的上端与立柱固定连接，斜支撑的下端通过基础固定于地面上。所述斜支撑17可采用混凝土材料和钢材料，所述基础可采用桩基础或扩大基础。
38.实施例五：如图10所示，本实施例与实施例一的区别点在于立柱的结构不同，即：每个立柱均包括内立柱181和外立柱182，内立柱和外立柱呈八字型分布。且该实施例中未采用斜拉索。采用八字型立柱替代实施例一中竖直立柱和斜拉索发挥作用。八字型立柱可承受上部结构的竖向力和水平力。
39.实施例六：如图11所示，本实施例中为多个柔性光伏支架相组合分布的结构，多个柔性光伏支架沿纵向并排布置，具体为：具有多个沿纵向并排间隔分布的支撑架，相邻两个支撑架之间均设置有柔性索组件，光伏组件3支撑在柔性索组件的纵向柔索上，柔性光伏支架具体结构如实施例一记载，在此不再赘述。
40.实施例七：如图12所示，本实施例中为多个柔性光伏支架相组合分布的结构，多个柔性光伏支架沿横向并排布置，柔性光伏支架具体结构如实施例一记载，在此不再赘述。
41.实施例八：如图13所示，本实施例中为多个柔性光伏支架相组合分布的结构，多个柔性光伏支架沿横向和纵向分布，柔性光伏支架具体结构如实施例一记载，在此不再赘述。
42.本发明一种大刚度柔性光伏支架的施工方法，包含如下步骤：步骤s1，基础施工：光伏支架基础采用扩大基础或桩基础，当为扩大基础时采用明挖法，基坑完成后，安装钢筋后再浇筑混凝土扩大基础或安装预制混凝土扩大基础；当为桩基础时采用预制混凝土实心桩、预制混凝土空心桩、现浇混凝土桩或钢管桩，预制混凝土桩基础或钢管桩基础采用锤击法、振动法、压入法或射水法施工；现浇混凝土桩在成孔后，安装钢筋笼，浇筑混凝土桩；步骤s2，支撑架施工：支撑架为钢立柱与钢横梁组成、混凝土立柱与混凝土横梁组成或混凝土立柱与钢横梁组成，吊装立柱，在光伏支架基础上安装固定立柱，吊装横梁，横梁与立柱固定连接，同时安装斜拉索或斜支撑；步骤s3，纵向柔索安装与张拉：将纵向柔索布设在一对支撑架之间，并锚固在支撑架的横梁上，初步张拉纵向柔索，当支撑架有多排时，纵向柔索可连续布置；步骤s4，横向柔索安装：当横向柔索设置在纵向柔索下方时，将横向柔索与纵向柔索在交叉点处通过连接构件相连接，使纵向柔索和横向柔索相连接；当横向柔索侧向倾斜布置在纵向柔索上方时，采用旋转线夹连接纵向柔索和横向柔索交叉点处，使纵向柔索和横向柔索相连接；步骤s5，横向柔索张拉：张拉横向柔索，使横向柔索张拉成拱形，并具有一定的竖
向刚度，保证纵向柔索和横向柔索的整体稳定性；步骤s6，光伏组件安装：将光伏组件安装到纵向柔索上；步骤s7，二次张拉：在铺设光伏组件后，二次张拉横向柔索或二次张拉纵向柔索，或者二次张拉横向柔索和纵向柔索，使变形达到设计值充许范围。
43.进一步优选的是，在步骤s3中，当竖向件（竖向拉杆或竖向拉索）的上下两端为闭式索节时，或者其中一端为闭式索节时，需纵向柔索安装前将纵向柔索穿过闭式索节。在步骤s4中，横向柔索安装时将其穿过竖向件（竖向拉杆或竖向拉索）的闭式索节。
44.进一步优选的是，在步骤s3中，可将纵向柔索锚固在支撑架上，不需要初步张拉。
45.本发明的优点在于：利用相连接的纵向柔索和横向柔索组成了刚度大、稳定性好、抗疲劳性能强的拉索自平衡结构体系，该结构以最少的横向拉索使用增强了柔性结构的刚度和稳定性，减少了拉索疲劳开裂风险，不但适用于小面积光伏支架使用，通过阵列方式还适用于大面积光伏支架使用。该结构施工简便，造价低，采用的施工方法有利于形成自平衡受力体系，施工安全可靠。
46.本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
47.另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
48.本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
49.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。