自调节多层分压预应力锚栓风机塔筒基础制造技术

本实用新型专利技术公开了一种自调节多层分压预应力锚栓风机塔筒基础。本实用新型专利技术的技术要点是，在基础混凝土内开有多层多列分压孔，每一层分压孔沿中心孔圆周均匀分布并与中心孔连通，每一列分压孔上下对齐；沿每一列分压孔的基础混凝土内预留有对应于预应力锚栓的锚栓孔；在每个分压孔顶面，设有锚垫板并与混凝土浇筑在一起，锚垫板上预留有对应于预应力锚栓的锚栓孔；带有螺纹的预应力锚栓从上法兰的预留锚栓孔插入，穿过基础混凝土的锚栓孔，通过每个分压孔内的锚垫板及螺母将上法兰固定于基础混凝土上；在锚垫板与螺母之间安装有弹簧。本实用新型专利技术能将锚栓张拉力均匀地分散到基础混凝土，防止局部应力集中，避免混凝土开裂。

【技术实现步骤摘要】
自调节多层分压预应力锚栓风机塔筒基础
本技术属于风机塔筒基础加固
，具体涉及一种自调节多层分压预应力锚栓风机塔筒基础。
技术介绍
作为清洁能源的风力发电，目前正得到世界各国的大力推广。为了降低度电成本，风机功率越来越大，叶片不断加长，塔筒的高度不断增加。在风力作用下，塔筒需要承受的荷载快速增长，并且带来了塔筒振动。钢塔筒与地基间通过基础传力，而现有风机基础主要有两种形式：基础环式风机基础和锚栓式风机基础。由于风机基础传力巨大，使得风机基础混凝土与基础环(或锚栓)尺寸大，而基础混凝土与基础环变形(或锚栓)不一致，导致局部应力过大，常常引发基础混凝土与基础环(或锚栓)间剪切破坏，导致倒塔事故。基础环式风机基础如图1所示，其主要包括基础混凝土1、基础环2、穿环钢筋3等主要传力构件。风机塔筒荷载首先传递至基础环2，通过基础环2将荷载再传递至大体积的基础混凝土1，然后传递至地基。基础环2与基础混凝土1间通过剪切粘结应力传递荷载，为了加强荷载传递，在基础环2上安装有穿环钢筋3，穿环钢筋3在基础环2与基础混凝土1间传递剪力。由于基础环2与基础混凝土1间变形不一致，二者之间首先在顶部出现局部应力集中，导致开裂，开裂后局部剪切应力迅速下降，应力集中区域随即向下移动，在基础环2的反复剪切和冲压作用下，裂缝不断向下发展，最终导致基础环2与基础混凝土1脱离，穿环钢筋3断裂。锚栓式风机基础如图2所示，其主要包括基础混凝土1、上法兰4、下法兰5、预应力锚栓6等主要传力构件。锚栓式风机基础的上法兰4、下法兰5为圆环形，作为锚栓的锚垫板。在风荷载作用下塔筒承受巨大弯矩，塔筒一侧上法兰压缩基础混凝土，另一侧上法兰通过锚栓张力传递给下法兰。下法兰本身尺寸远小于基础混凝土，在传力过程中不可避免的存在受力面积的突变，在突变部位同样存在局部应力集中，因此在实际应用中基础混凝土开裂现象同样大量存在。图2中。7表示锚栓孔，8表示中心孔。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有风机塔筒基础在运营中因应力集中而导致混凝土开裂的问题，提供一种自调节多层分压预应力锚栓风机塔筒基础。本技术的目的是通过如下的技术方案来实现的：该自调节多层分压预应力锚栓风机塔筒基础，包括基础混凝土、预应力锚栓、上法兰；所述基础混凝土整体成圆锥体形，沿其中心轴向开有中心孔；所述上法兰为圆环形且其中心孔轴线与基础混凝土的中心孔轴线重合，沿上法兰周向分布的预应力锚栓将上法兰固定于基础混凝土顶面；其特点是：在基础混凝土内开有多层多列分压孔，每一层的分压孔沿中心孔圆周均匀分布并与中心孔连通，每一列的分压孔上下对齐；沿每一列分压孔的基础混凝土内预留有对应于预应力锚栓的锚栓孔；在每个分压孔的顶面，设有锚垫板并与混凝土浇筑在一起，锚垫板上预留有对应于预应力锚栓的锚栓孔；带有螺纹的预应力锚栓从上法兰的预留锚栓孔插入，穿过基础混凝土的锚栓孔，通过每个分压孔内的锚垫板及螺母将上法兰固定于基础混凝土上；在锚垫板与螺母之间安装有弹簧；预应力锚栓与锚栓孔为间隙配合。具体的，所述弹簧为碟簧。本技术自调节多层分压预应力锚栓风机塔筒基础的工作原理是：高耸的风机在强风作用下承受巨大的横向风荷载，并且受风向变化而改变方向；风荷载同样引发叶片、塔筒振动；因此，对于塔筒基础，不但要承受巨大的弯矩(占主导地位)和剪切力，并且力的方向不断改变，同时塔筒的振动会带来交变应力，导致基础疲劳。剪切力通过上法兰与基础混凝土的摩擦力、锚栓剪切应力平衡，造成基础破坏的主要荷载是弯矩的作用。上法兰面积大、刚度大，接近圆锥体的基础混凝土，可以将弯矩产生的压力分散至基础混凝土。弯矩产生的拉力通过锚栓、多层锚垫板传递至基础混凝土。在每一个分压孔顶部，虽然存在受力面积的局部突变，但同一锚杆在多处分力，单一分压孔处承受的荷载小，能避免混凝土开裂。塔筒振动时，锚栓承受交变荷载；在极端风荷载作用下，锚栓张拉力可能远大于设计荷载，超出的荷载迫使锚栓伸长时，此时，因顶层分压螺母与锚垫板间无间隙，顶层分压孔以下锚栓长度不会改变，因此，超出设计荷载的荷载全部由顶层分压孔承担，将导致顶层分压孔处出现混凝土开裂；为避免超设计荷载全部由顶层分压孔承担，在螺母与锚垫板间安装弹簧，当荷载超出设计值后，由于顶层分压孔内弹簧被压缩，下层锚栓就会被拉伸，拉力继续增大，适当地设计各层弹簧的刚度，当塔筒承受的荷载超出设计值时，同样可以实现多层分压，各处压力均匀增大，避免单一分压孔因应力过大而开裂的现象。因此，本技术能将锚栓张拉力均匀地分散到基础混凝土，防止局部应力集中，避免混凝土开裂。附图说明图1是现有技术中基础环式风机基础的结构示意图。图2是现有技术中锚栓式风机基础的结构示意图。图3是本技术实施例的半剖结构示意图。图4是图3的Ⅰ处的放大图。图5是图3的A-A向剖视图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步详细的描述。如无特别说明，附图中相同的数字标注表示相同或相似的部件或元素。参见图3至图5，本实施例的自调节多层分压预应力锚栓风机塔筒基础，包括基础混凝土1、预应力锚栓6、上法兰4；从图3中可见，基础混凝土1整体成圆锥体形，沿其中心轴向开有中心孔8；上法兰4为圆环形且其中心孔轴线与基础混凝土的中心孔轴线重合，沿上法兰4周向分布的预应力锚栓6将上法兰4固定于基础混凝土1顶面。在基础混凝土1内开有4层8列分压孔9，每一层的分压孔9沿中心孔8圆周均匀分布并与中心孔8连通，每一列的分压孔9上下对齐；沿每一列分压孔9的基础混凝土1内预留有对应于预应力锚栓6的锚栓孔7；在每个分压孔9的顶面，设有锚垫板10并与混凝土浇筑在一起，锚垫板10上预留有对应于预应力锚栓6的锚栓孔；带有螺纹的预应力锚栓6从上法兰4的预留锚栓孔插入，穿过基础混凝土1的锚栓孔7，通过每个分压孔9内的锚垫板10及螺母11将上法兰4固定于基础混凝土1上；在锚垫板10与螺母11之间安装有碟簧12。预应力锚栓6与所有锚栓孔均为间隙配合。本技术的创新点体现如下：(1)多层分压孔将锚栓拉力均匀分配至基础混凝土多处，避免局部应力集中。(2)分压孔分多层、多列排布，不但减小受力面积的变化率，还能扩大整体分压面积，降低局部应力，避免混凝土因局部应力过大而开裂。(3)充分发挥锚栓的抗拉能力，增大单根锚栓的截面积，减少锚栓的根数，提高工作效率。(4)受压弹簧的设置，可以避免超设计荷载由少数分压孔承担，造成混凝土局部应力太大而开裂的问题。(5)单个分压孔面积小，孔洞深度小，减小了锚栓拧固的工作难度。本技术除上述实施例的实施方式之外，还可以有别的类似的方式或等同的变换，例如：(1)沿分压孔深度多层锚栓，或不同深度分压孔组合。(2)同一锚栓分多段，通过连接器连接。(3)将单个分压孔改为多层分压环，锚垫板改为圆弧形法兰。(4)基于分压锚栓的对上法兰形式的改变。(5)将基础混凝土的形式进行修本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自调节多层分压预应力锚栓风机塔筒基础，包括基础混凝土、预应力锚栓、上法兰；所述基础混凝土整体成圆锥体形，沿其中心轴向开有中心孔；所述上法兰为圆环形且其中心孔轴线与基础混凝土的中心孔轴线重合，沿上法兰周向分布的预应力锚栓将上法兰固定于基础混凝土顶面；其特征在于：在基础混凝土内开有多层多列分压孔，每一层的分压孔沿中心孔圆周均匀分布并与中心孔连通，每一列的分压孔上下对齐；沿每一列分压孔的基础混凝土内预留有对应于预应力锚栓的锚栓孔；在每个分压孔的顶面，设有锚垫板并与混凝土浇筑在一起，锚垫板上预留有对应于预应力锚栓的锚栓孔；带有螺纹的预应力锚栓从上法兰的预留锚栓孔插入，穿过基础混凝土的锚栓孔，通过每个分压孔内的锚垫板及螺母将上法兰固定于基础混凝土上；在锚垫板与螺母之间安装有弹簧；预应力锚栓与锚栓孔为间隙配合。/n

【技术特征摘要】
1.一种自调节多层分压预应力锚栓风机塔筒基础，包括基础混凝土、预应力锚栓、上法兰；所述基础混凝土整体成圆锥体形，沿其中心轴向开有中心孔；所述上法兰为圆环形且其中心孔轴线与基础混凝土的中心孔轴线重合，沿上法兰周向分布的预应力锚栓将上法兰固定于基础混凝土顶面；其特征在于：在基础混凝土内开有多层多列分压孔，每一层的分压孔沿中心孔圆周均匀分布并与中心孔连通，每一列的分压孔上下对齐；沿每一列分压孔的基础混凝土内预留有对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：禹见达，彭文林，吕伟荣，谢献忠，禹尚彤，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43