一种降低陆上风电机组基础结构损伤的装置及施工方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于风力发电机组基础施工技术领域，尤其涉及一种降低陆上风电机组基础结构损伤的装置及施工方法，包括钢筋混凝土基础和基础环，钢筋混凝土基础包括混凝土和设于混凝土内的主梁钢筋和次梁钢筋，主梁钢筋围绕基础环圆周横向均匀分布，次梁钢筋与主梁钢筋相交且竖直设置，主梁钢筋和次梁钢筋均与基础环固定连接，基础环底部固定设有多个肋板，基础环顶部与塔筒连接，钢筋混凝土基础内以其中心为圆心呈辐射状分布有多组支撑钢管，支撑钢管竖直设置，支撑钢管顶部设有环形蓄水塔，环形蓄水塔与塔筒之间通过支撑杆连接，本发明专利技术将基础环所承受的循环荷载予以分散消除，达到减缓基础结构疲劳损伤的目的，从而大幅提高风电机组基础的使用寿命。

Device and construction method for reducing damage of foundation structure of onshore wind turbine

The invention belongs to the technical field of wind turbine foundation construction, in particular to a device and a construction method for reducing the damage of the basic structure of a land wind turbine, including a reinforced concrete foundation and a base ring. The reinforced concrete foundation includes concrete and a main beam and a secondary beam in the concrete, and the reinforcement of the main beam is around. The circumference of the base ring is evenly distributed horizontally, the steel bar of the secondary beam is intersected with the main beam and the steel bar is set vertically. The main beam bar and the secondary beam are fixed with the base ring. The base ring is fixed with multiple ribs at the bottom of the base ring, the top of the base ring is connected with the tower tube, and the reinforced concrete foundation is radially distributed in the center of the reinforced concrete foundation with multiple groups of support. The steel pipe has a vertical setting of the steel pipe, and the top of the supporting steel pipe is equipped with a circular storage tower. The annular storage tower and the tower tube are connected through the supporting rod. The invention will eliminate the cyclic load carried by the base ring to reduce the fatigue damage of the foundation structure, thus greatly improving the service life of the wind turbine foundation.

【技术实现步骤摘要】
一种降低陆上风电机组基础结构损伤的装置及施工方法
本专利技术属于风力发电机组基础施工
，尤其涉及一种降低陆上风电机组基础结构损伤的装置及施工方法。
技术介绍
我国风电资源丰富，但无论是陆上风电资源还是近海风能利用，由于风的不定向性，风机所受风荷载总是处于一种循环往复状态。而上部结构的这种受力形式，传递到基础底部则会对混凝土结构造成疲劳损伤效应。以陆地风机为例，上部风机叶片受到循环往复的风荷载后，会通过与塔筒相连的基础环，将自身受到的力传递到基础内部钢筋上，在长时间的循环作用效应下，风机叶轮正对受力向两侧基础环切脚部位极易出现混凝土压溃破坏现象，或与基础环相接的基础结构内部主梁钢筋与混凝土出现分离脱落，大大影响风机基础寿命。目前投入使用的风机基础环，一般直接绑定在基础钢筋笼上，或采用外加钢板形式对受力结构进行优化，但最终受力主体仍是基础本身，并不能消除不利循环荷载对基础结构造成的影响。公开号为CN107100192A的专利技术专利，一种风力发电机组基础环局部加固装置及加固方法，通过在基础环内外侧设置钢夹板及加强筋设计，优化受力路径，但其仅仅起到了局部加固作用，并不能消除掉风电机组上部结构传递到基础内部混凝土结构的循环荷载。公开号为CN106894669A的专利技术专利，一种具有翼板的风机基础环、风机基础环的设计方法及用途，在风机基础环的上部筒壁上沿圆周方向布设若干竖向翼板或水平向翼板，主要效果是作用于基础环上的荷载能分散出部分给翼板，混凝土的应力水平有所降低，但同样无法消除掉风电机组上部结构传递到基础内部混凝土结构的循环荷载，且基础环上部筒壁外翻的翼板边缘仍会对下部混凝土结构表面造成循环荷载下的剪切效应，导致基础结构的损伤。公开号为CN106759435A的专利技术专利，一种山地风力发电机基础的钢结构基础环，仅是在法兰面与锚杆之间增设加肋板，增强锚杆的抗拔、抗倾能力，让部分钢筋混凝土基础的上部受力钢筋穿过，来实现钢结构基础环与钢筋混凝土基础的连接，也无法消除掉风电机组上部结构传递到基础内部混凝土结构的循环荷载，且仅通过加肋板设计并不能避免循环荷载下基础环对底部混凝土表面产生的压溃效应。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种降低陆上风电机组基础结构损伤的装置及施工方法，优化了上部结构传递到基础底部的内力传递路径，并能在很大程度上消除循环荷载的不利影响。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种降低陆上风电机组基础结构损伤的装置，包括圆形钢筋混凝土基础和基础环，所述基础环埋入钢筋混凝土基础中心底部，钢筋混凝土基础包括混凝土和设于混凝土内的主梁钢筋和次梁钢筋，所述主梁钢筋围绕基础环圆周横向均匀分布，次梁钢筋与主梁钢筋相交且竖直设置，主梁钢筋和次梁钢筋均与基础环固定连接，所述基础环底部固定设有多个肋板，基础环顶部与塔筒连接，所述钢筋混凝土基础内以其中心为圆心呈辐射状分布有多组支撑钢管，所述支撑钢管竖直设置，支撑钢管顶部设有环形蓄水塔，所述环形蓄水塔与塔筒之间通过支撑杆连接。进一步的，所述基础环与塔筒之间通过箍圈相连接，所述箍圈圆周设有一组均匀分布的螺孔。进一步的，所述环形蓄水塔的横截面为直角梯形，环形蓄水塔的底面与钢筋混凝土基础贴合，所述环形蓄水塔内盛有饱和水溶性盐溶液，环形蓄水塔顶部设有盖板，盖板上预留有气孔，所述气孔上覆盖一层高分子密封膜，气孔的直径为0.5-1m。进一步的，所述肋板为弧形且弧形开口的长度大于基础环底部的厚度，肋板与基础环底部通过螺栓连接且肋板开口向上。进一步的，所述支撑钢管为8组，每组为4根并以塔筒中心线为圆心依次间隔设置在钢筋混凝土基础内，最外侧的支撑钢管距离塔筒中心距离不大于钢筋混凝土基础半径的3/4。进一步的，所述箍圈与环形蓄水塔顶面的垂直距离为0.15m。进一步的，所述环形蓄水塔边沿顶部均设有3cm高的钢护壁。一种降低陆上风电机组基础结构损伤装置的施工方法，包括以下步骤：1）根据风电场设计要求，根据基础环的厚度订制弧形肋板，在基础环安装施工时将弧形肋板通过螺栓加装在基础环底部法兰上，施工时与基础环一同安装，弧形肋板安装方位在风机叶轮方向前后两侧；2）在风电基础主梁钢筋及次梁钢筋绑扎时，预埋由基础中心向外辐射状均匀分布的支撑蓄水塔的支撑钢管，支撑钢管分八条线布置，每条线均布四根，且预埋支撑钢管长度可视原风机基础设计调节高度，塔筒中心向外距离最远预埋支撑钢管处不超过基础半径的3/4；3）在风电基础混凝土浇筑、养护后先部分回填在预埋支撑钢管高度下的土体，但保证支撑钢管顶部露出，便于进行环形蓄水塔底部的焊接；待上部结构完成后，在预埋支撑钢管上焊接蓄水塔底板，对蓄水塔结构进行搭建，蓄水塔及其支撑构件均采用高合金中碳Ni—Co型超高强度钢；4）在基础环或与基础环相连的底部塔筒段围绕其一周固定法兰，位置高度在环形蓄水塔上表面下0.15m处，环形蓄水塔上部支撑杆通过固定法兰将蓄水塔和塔筒连接，固定法兰采用与风机塔筒直径相同的箍圈；5）将环形蓄水塔内注入饱和水溶性盐溶液并用盖板密封。进一步的，步骤5）中的饱和水溶性盐溶液内还可加入NaCl晶体，NaCl晶体的加入量为相应溶液体积下NaCl在温度为30℃时的饱和度。本专利技术具有的优点是：本专利技术所提供的降低陆上风电机组基础结构损伤的装置及施工方法，通过基础环装置结构加装改造，可消除上部荷载传递到基础底部时基础环与混凝土交界处容易出现应力集中导致混凝土结构压溃的不利影响，且对原风机基础设计中的基础环装置基本并无改动，简便易行；通过八条均匀辐射状主梁及预埋钢筒的连接设置，使基础内部的荷载传递路径变得合理，受力明确，且对原风电机组基础设计配筋几乎无改变，上部结构传递到基础的循环荷载能够及时被传递到蓄水塔内，通过里面所盛液体振荡消除掉混凝土基础内疲劳内力的影响，蓄水塔内的水可以增加基础自重维持风电机组基础稳定；对比现行施工设计中所使用的基础环及基础内钢筋受力路径传递荷载机制，本装置的应用及消除不利循环荷载对基础的影响上效果更好。附图说明图1是本专利技术结构示意图。图2是本专利技术中基础环的结构示意图。图3是图2中A的局部放大图。图4是本专利技术中钢筋混凝土基础的结构示意图。图5是本专利技术中蓄水塔的结构示意图。图6是本专利技术中盖板的结构示意图。图7是本专利技术的施工方法流程示意图。1、基础环；2、主梁钢筋；3、次梁钢筋；4、支撑钢管；5、塔筒；6、支撑杆；7、肋板；8、蓄水塔；9、钢护壁；10、盖板；11、气孔；12、高分子密封膜；13、钢筋混凝土基础；14、水溶性盐溶液；15、箍圈；16、螺栓。具体实施方式如图所示，一种降低陆上风电机组基础结构损伤的装置，包括圆形钢筋混凝土基础13和基础环1，所述基础环1埋入钢筋混凝土基础13中心底部，钢筋混凝土基础13包括混凝土和设于混凝土内的主梁钢筋2和次梁钢筋3，所述主梁钢筋2围绕基础环1圆周横向均匀分布，次梁钢筋3与主梁钢筋2相交且竖直设置，主梁钢筋2和次梁钢筋3均与基础环1固定连接，所述基础环1底部固定设有多个肋板7，所述肋板7为弧形且弧形开口的长度大于基础环1底部的厚度，弧形角度为120°，板厚2cm，采用马氏体钢，肋板7与基础环1底部通过螺栓16连接且肋板7开口向上，通过设置圆弧过渡段，减少原基础环1底部混凝土结构受荷时的应力集中及剪本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低陆上风电机组基础结构损伤的装置，其特征在于：包括圆形钢筋混凝土基础和基础环，所述基础环埋入钢筋混凝土基础中心底部，钢筋混凝土基础包括混凝土和设于混凝土内的主梁钢筋和次梁钢筋，所述主梁钢筋围绕基础环圆周横向均匀分布，次梁钢筋与主梁钢筋相交且竖直设置，主梁钢筋和次梁钢筋均与基础环固定连接，所述基础环底部固定设有多个肋板，基础环顶部与塔筒连接，所述钢筋混凝土基础内以其中心为圆心呈辐射状分布有多组支撑钢管，所述支撑钢管竖直设置，支撑钢管顶部设有环形蓄水塔，所述环形蓄水塔与塔筒之间通过支撑杆连接。

【技术特征摘要】
1.一种降低陆上风电机组基础结构损伤的装置，其特征在于：包括圆形钢筋混凝土基础和基础环，所述基础环埋入钢筋混凝土基础中心底部，钢筋混凝土基础包括混凝土和设于混凝土内的主梁钢筋和次梁钢筋，所述主梁钢筋围绕基础环圆周横向均匀分布，次梁钢筋与主梁钢筋相交且竖直设置，主梁钢筋和次梁钢筋均与基础环固定连接，所述基础环底部固定设有多个肋板，基础环顶部与塔筒连接，所述钢筋混凝土基础内以其中心为圆心呈辐射状分布有多组支撑钢管，所述支撑钢管竖直设置，支撑钢管顶部设有环形蓄水塔，所述环形蓄水塔与塔筒之间通过支撑杆连接。2.如权利要求1所述的降低陆上风电机组基础结构损伤的装置，其特征在于：所述基础环与塔筒之间通过箍圈相连接，所述箍圈圆周设有一组均匀分布的螺孔。3.如权利要求2所述的降低陆上风电机组基础结构损伤的装置，其特征在于：所述环形蓄水塔的横截面为直角梯形，环形蓄水塔的底面与钢筋混凝土基础贴合，所述环形蓄水塔内盛有饱和水溶性盐溶液，环形蓄水塔顶部设有盖板，盖板上预留有气孔，所述气孔上覆盖一层高分子密封膜，气孔的直径为0.5-1m。4.如权利要求3所述的降低陆上风电机组基础结构损伤的装置，其特征在于：所述肋板为弧形且弧形开口的长度大于基础环底部的厚度，肋板与基础环底部通过螺栓连接且肋板开口向上。5.如权利要求4所述的降低陆上风电机组基础结构损伤的装置，其特征在于：所述支撑钢管为8组，每组为4根并以塔筒中心线为圆心依次间隔设置在钢筋混凝土基础内，最外侧的支撑钢管距离塔筒中心距离不大于钢筋混凝土基础半径的3/4。6.如权利要求5所述的降低陆上风电机组基础结构损伤的装置，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：任连伟，宋明伟，高保彬，顿志林，陈立伟，张敏霞，柴华彬，王树仁，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41