本实用新型专利技术提供一种风电塔架预应力加劲型钢混凝土高桩承台基础，包括嵌岩桩基、型钢承台、承台后浇混凝土和预应力装置，所述嵌岩桩基底部为中空夹层钢管钢筋混凝土结构，型钢承台为中空夹层钢管混凝土结构，型钢承台底部设置有四角靴梁，承台后浇混凝土包覆型钢承台底部四角靴梁将型钢承台底部与嵌岩桩基的顶部固定，多组预应力装置设置在承台后浇混凝土中用于增加型钢承台与下部嵌岩桩基的整体性，本实用新型专利技术的高桩承台基础解决了塔筒底部与承台混凝土因协同受力接触面积小导致应力集中现象严重的问题，避免塔筒与承台混凝土连接处极易开裂等问题。处极易开裂等问题。处极易开裂等问题。
【技术实现步骤摘要】
一种风电塔架预应力加劲型钢混凝土高桩承台基础
[0001]本技术属于土木工程
，具体属于一种风电塔架预应力加劲型钢混凝土高桩承台基础。
技术介绍
[0002]海积和冲洪积堆积层的土层物理力学性质较差,承载力低且厚度分布不均匀，下伏层中风化岩层分布不规律，起伏变化较大，适合采用高桩混凝土承台基础，此种基础形式借鉴了港口工程中靠船墩和跨海大桥桥墩的桩基础形式，由群桩和承台组成。
[0003]传统的高桩承台基础由钢管桩基和钢筋混凝土承台组成，钢管桩顶部设置连接钢筋并与承台内部钢筋骨架焊接，钢塔筒底部设置加劲肋与预埋件埋入承台混凝土中，传统高桩承台基础因采用钢管桩基，当海上风电上部塔筒较高且风机重量较大时，需采用大量的钢管桩用于增加基础承载力，同时钢管桩顶部通过连接钢筋与承台内钢筋骨架连接，连接性能随海洋环境的影响较大容易导致连接劣化；因钢塔筒底部整体埋入混凝土承台中，仅仅依靠塔筒底部焊接的加劲肋与预埋件增加塔筒与承台的锚固力容易导致塔筒与承台连接处产生应力集中，从而导致塔筒环向混凝土大范围开裂，上述因素降低了海上风电设备的使用寿命。
技术实现思路
[0004]为了解决现有技术中存在的问题，本技术提供一种风电塔架预应力加劲型钢混凝土高桩承台基础，用于以解决塔筒底部与承台混凝土因协同受力接触面积小导致应力集中现象严重的问题，避免塔筒与承台混凝土连接处极易开裂等问题。
[0005]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种风电塔架预应力加劲型钢混凝土高桩承台基础，包括嵌岩桩基、型钢承台、承台后浇混凝土和预应力装置，所述嵌岩桩基底部为中空夹层钢管钢筋混凝土结构，型钢承台为中空夹层钢管混凝土结构，型钢承台底部设置有四角靴梁，承台后浇混凝土包覆型钢承台底部四角靴梁将型钢承台底部与嵌岩桩基的顶部固定，多组预应力装置设置在承台后浇混凝土中用于增加型钢承台与下部嵌岩桩基的整体性。
[0006]进一步的，所述嵌岩桩基包括顶部承台和底部桩基，多个底部桩基固定连接在顶部承台底部，多个底部桩基轴线向外设有倾角，倾角度数为3
°
～15
°
；
[0007]顶部承台为混凝土承台；
[0008]底部桩基为中空夹层钢管钢筋混凝土桩，多个中空夹层钢管钢筋混凝土桩之间的间距至少为桩径的1.5倍。
[0009]进一步的，底部桩基包括桩基内钢管、桩基外钢管和桩基夹层钢筋混凝土，桩基内钢管设置在桩基外钢管中，桩基夹层钢筋混凝土位于桩基内钢管外壁和桩基外钢管内壁构成的夹层，桩基外钢管顶部嵌入顶部承台中，底部嵌入基岩。
[0010]进一步的，夹层钢筋混凝土包括螺旋钢筋骨架和夹层混凝土，夹层混凝土用于包
覆螺旋钢筋骨架；
[0011]螺旋钢筋骨架包括骨架主筋和顶部增大端，骨架主筋底部嵌入基岩，顶部增大端与顶部承台底部连接，且需将顶部增大端整体嵌入与之连接的顶部承台中。
[0012]进一步的，所述型钢承台包括塔筒和设置在塔筒顶部的刚性法兰，塔筒为中空夹层钢管混凝土塔筒，塔筒底部设置有四角靴梁，塔筒底部和四角靴梁底部均与嵌岩桩基顶部锚固。
[0013]进一步的，塔筒包括塔筒内钢管、塔筒外钢管和塔筒夹层混凝土，塔筒内钢管设置在塔筒外钢管中，塔筒夹层混凝土设置在塔筒内钢管外壁与塔筒外钢管内壁构成的夹层中；
[0014]刚性法兰的法兰盘内部直径与塔筒内钢管直径等宽，法兰盘外部直径大于塔筒外钢管直径，法兰盘底部设置有法兰盘加劲肋，法兰盘加劲肋两直角边分别与法兰盘底部端面和塔筒外钢管外壁面焊接。
[0015]进一步的，所述四角靴梁为通过圆弧倒角过渡形式连接的四个靴梁，四个靴梁分别设置在塔筒底部四个方向，靴梁采用宽翼缘H型钢，宽翼缘H型钢一侧与型钢承台的外壁连接，宽翼缘H型钢上设置有锚杆孔道用于设置贯通上下翼缘的锚杆，铆钉多排等间距布置于宽翼缘H型钢顶面，布置方向平行与宽翼缘H型钢的短边。
[0016]进一步的，所述宽翼缘H型钢中平行于上下翼缘设置有一纵向加劲肋，纵向加劲肋的尺寸与宽翼缘H型钢的翼缘尺寸相同，宽翼缘H型钢中垂直于上下翼缘间隔设置有多个横向加劲肋。
[0017]进一步的，还包括U形钢筋，U形钢筋通过两根竖直钢筋和与两根竖直钢筋顶部连接的一根水平钢筋组合得到，两根竖直钢筋的底端与嵌岩桩基顶部锚固，U形钢筋整体包覆于承台后浇混凝土中，U形钢筋沿靴梁长边方向等间距布置至少三根。
[0018]进一步的，所述预应力装置设置四组，四组预应力装置沿环向间隔90
°
布置，每组设有三个预应力张拉端，预应力装置包括端部锚具和预应力钢筋，预应力钢筋一端紧固在嵌岩桩基顶部，承台后浇混凝土内设置预应力孔道，预应力钢筋另一端通过端部锚具在预应力孔道中进行单端张拉。
[0019]与现有技术相比，本技术至少具有以下有益效果：
[0020]本技术提供一种风电塔架预应力加劲型钢混凝土高桩承台基础，采用中空夹层钢管钢筋混凝土结构的嵌岩桩基础和中空夹层钢管混凝土结构型钢承台结合的组合式承台结构，采用中空夹层构造，可有效降低结构自重；承台结构充分利用了型钢承台中空夹层钢管混凝土结构优良的抗压和抗弯性能，并在型钢承台底部设置四角靴梁增大了与嵌岩桩基的协同受力接触面积。在强风荷载作用下，受压侧通过四角靴梁增大嵌岩桩基与型钢承台的受压接触面积，可充分发挥嵌岩桩基的抗压性能，受拉侧通过四角靴梁分散型钢承台连接处产生的拉拔力，浇筑承台后浇混凝土荷载为四角靴梁提供了预压，有效控制了四角靴梁的变形，有效降低了混凝土承台与塔筒连接处的拉应力，有效避免了承台混凝土开裂，进而提高承台基础的耐久度；多组预应力装置提供的预压应力通过增大嵌岩桩基和后浇混凝土间接触压力将型钢承台牢固的固定在两层混凝土之间，此压应力可有效平衡由于上部水平荷载引起的型钢承台与嵌岩桩基顶部的拉应力，避免承台混凝土开裂，同时预压应力大小可增大横向变形刚度，对于有防撞要求的承台可根据设计要求在合适范围内增大
预压应力；本技术的承台基础结构整体性强，各部分相互配合，充分发挥了混凝土抗压，钢材抗拉的性能优势，同时施工方便，易于装配，具有较好的实用性和工程应用价值。
[0021]现有高桩承台基础多采用钢管桩基，内填充混凝土，而本技术采用中空夹层构造，可有效降低结构自重，在夹层混凝土内布置螺旋钢筋骨架，可增加桩体与基础的锚固能力，同时螺旋钢筋骨架顶部截面增大有助于增大与顶部承台的嵌固能力，内、外钢管包裹的钢筋混凝土具有比单纯灌注混凝土更高的承载性能，在减少内、外钢材用量，提高结构经济性方面具有优势，夹层钢筋混凝土在外部钢管的约束作用下，有效提高了桩基的承载性能，同时改善了内、外钢管的抗屈曲性能。当上部荷载中存在较大的水平和竖向荷载作用时，荷载通过桩基顶部承台混凝土传递至桩身，中空夹层结构减小了混凝土的分布面积，增大了钢管的截面面积，提高了截面抗弯和抗扭惯矩，可有效分担上部荷载的各向荷载作用，避免因桩基承载性能不足而发生失效，将混凝土内设置螺旋钢本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种风电塔架预应力加劲型钢混凝土高桩承台基础，其特征在于，包括嵌岩桩基(1)、型钢承台(2)、承台后浇混凝土(3)和预应力装置(4)，所述嵌岩桩基(1)底部为中空夹层钢管钢筋混凝土结构，型钢承台(2)为中空夹层钢管混凝土结构，型钢承台(2)底部设置有四角靴梁(202)，承台后浇混凝土(3)包覆型钢承台(2)底部四角靴梁(202)将型钢承台(2)底部与嵌岩桩基(1)的顶部固定，多组预应力装置(4)设置在承台后浇混凝土(3)中用于增加型钢承台(2)与下部嵌岩桩基(1)的整体性。2.根据权利要求1所述的一种风电塔架预应力加劲型钢混凝土高桩承台基础，其特征在于，所述嵌岩桩基(1)包括顶部承台(100)和底部桩基(101)，多个底部桩基(101)固定连接在顶部承台(100)底部，多个底部桩基(101)轴线向外设有倾角，倾角度数为3
°
～15
°
；顶部承台(100)为混凝土承台；底部桩基(101)为中空夹层钢管钢筋混凝土桩，多个中空夹层钢管钢筋混凝土桩之间的间距至少为桩径的1.5倍。3.根据权利要求2所述的一种风电塔架预应力加劲型钢混凝土高桩承台基础，其特征在于，底部桩基(101)包括桩基内钢管(1011)、桩基外钢管(1012)和桩基夹层钢筋混凝土(1013)，桩基内钢管(1011)设置在桩基外钢管(1012)中，桩基夹层钢筋混凝土(1013)位于桩基内钢管(1011)外壁和桩基外钢管(1012)内壁构成的夹层，桩基外钢管(1012)顶部嵌入顶部承台(100)中，底部嵌入基岩。4.根据权利要求3所述的一种风电塔架预应力加劲型钢混凝土高桩承台基础，其特征在于，夹层钢筋混凝土(1013)包括螺旋钢筋骨架(1014)和夹层混凝土(1015)，夹层混凝土(1015)用于包覆螺旋钢筋骨架(1014)；螺旋钢筋骨架(1014)包括骨架主筋(10141)和顶部增大端(10143)，骨架主筋(10141)底部嵌入基岩，顶部增大端(10143)与顶部承台(100)底部连接，且需将顶部增大端(10143)整体嵌入与之连接的顶部承台(100)中。5.根据权利要求1所述的一种风电塔架预应力加劲型钢混凝土高桩承台基础，其特征在于，所述型钢承台(2)包括塔筒(201)和设置在塔筒(201)顶部的刚性法兰(203)，塔筒(201)为中空夹层钢管混凝土塔筒，塔筒(201)底部设置有四角靴梁(202)，塔筒(201)底部和四角靴梁(202)底部均与嵌岩桩基(1)顶部锚固。6.根据权利要求1所述的一种风电塔架预应力加...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘向宏，孙清，王亚晨，张志龙，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：
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