具有自复位耗能功能的风电基础、风电塔及应用制造技术

本发明专利技术提供了具有自复位耗能功能的风电基础、风电塔及应用，所述风电基础包括钢基础、摇摆机构、自复位耗能支撑机构、限位机构和穿索。钢基础设置在场地上，被配置为固定风电塔筒；摇摆机构为转动连接地设置在钢基础与限位地下室的底部之间；自复位耗能支撑机构为转动连接地设置在摇摆机构之间及钢基础与场地基坑的侧壁之间；限位机构设置在基坑中，被配置为限制钢基础位移；穿索呈长线索状，其下端固接在钢基础底部，其上端固接在风电塔筒顶部。本发明专利技术提供的风电基础能够限制塔筒底部的最大剪切力与倾覆力矩，提高了塔筒的整体性以及稳定性。本发明专利技术提供的风电塔筒的稳定性好。本发明专利技术的风电基础在耗能减震中的应用能够有效降低震后等结构损伤。降低震后等结构损伤。降低震后等结构损伤。

【技术实现步骤摘要】
具有自复位耗能功能的风电基础、风电塔及应用


[0001]本专利技术涉及风电结构领域
，具体的，涉及一种具有自复位耗能功能的风电基础、一种风电塔、以及一种具有自复位耗能功能的风电基础在耗能减震中的应用。

技术介绍

[0002]随着“双碳”目标的推进和绿色发展理念贯彻落实，风电产业持续壮大，并不断向地震多发区扩张，面临着严峻的地震考验。
[0003]风电基础是风力发电塔的重要结构部分，不仅需要承受全部的上部荷载作用，还需要其在保证结构安全可靠的情况下进行传递。基础的稳定性以及震后可恢复性直接影响着整个风电机组的安全和正常使用。现有的基础抗震技术中，最常利用减、隔震装置与基准面解耦，在底部形成塑性铰来降低主体结构地震作用，减小结构的动力反应，确保结构的安全。在地震作用下，风电塔在基底产生较大的剪切与倾覆力矩，对基础造成较大损伤。同时作为一类高柔结构，风电塔高阶振型不受指定的基础塑性铰机制控制，从而导致结构动力响应放大，造成巨大结构损伤。
[0004]故研究一种能够去限制风电塔结构的最大剪切力和倾覆力矩需求以减轻基础上方的高模态效应并满足地震耗能和自复位需求的装置或设备十分重要。因此，提供具有自复位耗能功能的风电基础、风电塔及应用具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种可耗散地震输入风电结构中的能量、实现自复位的效果并能够有效减轻高阶效应，实现减少地震对风电塔结构损伤效果的具有自复位耗能功能的风电基础。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种具有自复位耗能功能的风电基础，所述风电基础可包括钢基础、摇摆机构、自复位耗能支撑机构、限位机构和穿索，其中，钢基础设置在场地上，被配置为固定风电塔筒；摇摆机构为转动连接地设置在钢基础与基坑底部之间；自复位耗能支撑机构为转动连接地设置在摇摆机构之间及钢基础与场地基坑的内部侧壁之间；限位机构设置在基坑中，被配置为限制钢基础的位移；穿索整体呈长线索状，其下端固接在钢基础的底部，其上端固接在风电塔筒的顶部。
[0007]根据本专利技术一方面的一个示例性实施例，所述钢基础可包括钢承台、基础环、变摩擦耗能环、转接器和加劲肋，其中，钢承台为矩形平台设置在场地上，其部分位于基坑中；基础环和变摩擦耗能环均设置在钢承台上，变摩擦耗能环位于基础环内部，用于固定风电塔筒底部；基础环的内表面呈波浪形状，变摩擦耗能环的外表面呈波浪形状且与基础环内表面波浪形状相契合；基础环周向方向开设通孔，与变摩擦耗能环上设置的通孔对应，两种通孔中设置连接件实现基础环、变摩擦耗能环和风电塔筒之间的连接；转接器呈矩形框架状固定于钢承台下表面；加劲肋为三角形固定板，沿基础环周向方向均匀布设，且与钢承台垂
直设置。
[0008]根据本专利技术一方面的一个示例性实施例，所述摇摆机构可包括外侧摇摆构件和内侧摇摆构件，外侧摇摆构件均匀布设在转接器外侧的钢承台下方，内侧摇摆构件设置在转接器内侧的钢承台下方且与外侧摇摆构件间隔预定距离。
[0009]进一步地，所述外侧摇摆构件和内侧摇摆构件均可包括钢桩和摇摆连接件，摇摆连接件设置在钢桩的两端；摇摆连接件可包括沿钢桩轴线向外依次设置圆形钢垫板、圆台形连接区域和圆形钢垫板。
[0010]根据本专利技术一方面的一个示例性实施例，所述限位机构可设置在基坑上端，所述限位机构可包括限位器和连接器，其中，限位器设置在钢承台四周，固接于基坑侧壁，限位器与钢承台之间设置有具有缓冲作用的填充材料；连接器设置在钢承台外侧将各限位器连接为整体。
[0011]进一步地，所述基坑可整体呈倒梯形，底部为地板，侧边为边坡；所述地板可为防水地板；所述边坡可采用支护加固，其表面可附有防水材料。
[0012]根据本专利技术一方面的一个示例性实施例，所述自复位耗能支撑机构可包括自复位耗能水平支撑和自复位耗能斜撑，自复位耗能水平支撑水平连接在转接器和基坑侧壁之间，自复位耗能斜撑设置在相邻外侧摇摆构件底部与内侧摇摆构件顶部之间。
[0013]根据本专利技术一方面的一个示例性实施例，所述自复位耗能水平支撑和自复位耗能斜撑均可包括圆柱形支撑杆、自复位耗能装置和双排式槽形螺栓板，其中，自复位耗能装置设置在自复位耗能水平支撑和自复位耗能斜撑的杆体中间段；圆柱形支撑杆位于杆体的两端；双排式槽形螺栓板设置在圆柱形支撑杆的自由端，双排式槽形螺栓板上开设有螺栓孔。
[0014]根据本专利技术一方面的一个示例性实施例，所述穿索可包括预应力钢绞线、圆柱体锚固块和立方体锚固块，其中，预应力钢绞线的下端穿过钢承台，上端位于风电塔筒的顶部；立方体锚固块设置在钢承台的下方，将预应力钢绞线与钢基础锚固；圆柱体锚固块设置在预应力钢绞线的上端，将预应力钢绞线与风电塔筒的顶部锚固。
[0015]根据本专利技术一方面的一个示例性实施例，在基坑的内侧壁、转接器的外侧、外侧摇摆构件底部和内侧摇摆构件顶部上可设有铰支座，在螺栓孔中可设有螺栓，通过铰支座和螺栓实现自复位耗能水平支撑和自复位耗能斜撑的转动连接。
[0016]本专利技术的另一方面提供了一种风电塔，所述风电塔可包括风电塔本体、以及上述所述的具有自复位耗能功能的风电基础。
[0017]本专利技术的再一方面提供了如上所述的具有自复位耗能功能的风电基础在耗能减震中的应用。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括以下内容中至少一项：
[0019](1)本专利技术提出的连接器将各限位器连接为整体，能够限制钢承台的位移，连接器还能够限制风电塔结构底部的最大剪切力和最大倾覆力矩，可有效减轻高阶效应，提高抗震能力；
[0020](2)本专利技术提出的风电基础能够限制塔筒底部的最大剪切力与倾覆力矩，有效减轻整体结构的高阶效应；
[0021](3)本专利技术提出的风电基础的装配简单且易于震后修复，能够提高塔筒的整体性以及稳定性，具有良好的自复位功能和耗能能力。
附图说明
[0022]通过下面结合附图进行的描述，本专利技术的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
[0023]图1示出了本专利技术的风电基础在风电塔场地的位置示意图；
[0024]图2示出了本专利技术的风电基础的拆分结构示意图；
[0025]图3示出了本专利技术的风电基础的正面透视图；
[0026]图4示出了本专利技术的钢基础的拆分结构示意图；
[0027]图5示出了本专利技术的钢基础和限位器沿图1中A
‑
A方向的部分剖视图；
[0028]图6示出了本专利技术的风电基础的轴测图；
[0029]图7示出了本专利技术的风电基础的底部结构示意图；
[0030]图8示出了本专利技术的基坑的局部结构示意图；
[0031]图9示出了本专利技术的摇摆构件的拆分结构示意图；
[0032]图10示出了本专利技术的自复位耗能支撑机构杆体的结构示意图。
[0033]附图标记：
[0034本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自复位耗能功能的风电基础，其特征在于，所述风电基础包括钢基础、摇摆机构、自复位耗能支撑机构、限位机构和穿索，其中，钢基础设置在场地上，被配置为固定风电塔筒；摇摆机构为转动连接地设置在钢基础与基坑底部之间；自复位耗能支撑机构为转动连接地设置在摇摆机构之间及钢基础与场地基坑的内部侧壁之间；限位机构设置在基坑中，被配置为限制钢基础的位移；穿索整体呈长线索状，其下端固接在钢基础的底部，其上端固接在风电塔筒的顶部。2.根据权利要求1所述的具有自复位耗能功能的风电基础，其特征在于，所述钢基础包括钢承台、基础环、变摩擦耗能环、转接器和加劲肋，其中，钢承台为矩形平台设置在场地上，其部分位于基坑中；基础环和变摩擦耗能环均设置在钢承台上，变摩擦耗能环位于基础环内部，用于固定风电塔筒底部；基础环的内表面呈波浪形状，变摩擦耗能环的外表面呈波浪形状且与基础环内表面波浪形状相契合；基础环周向方向开设通孔，与变摩擦耗能环上设置的通孔对应，两种通孔中设置连接件实现基础环、变摩擦耗能环和风电塔筒之间的连接；转接器呈矩形框架状固定于钢承台下表面；加劲肋为三角形固定板，沿基础环周向方向均匀布设，且与钢承台垂直设置。3.根据权利要求2所述的具有自复位耗能功能的风电基础，其特征在于，所述摇摆机构包括外侧摇摆构件和内侧摇摆构件，外侧摇摆构件均匀布设在转接器外侧的钢承台下方，内侧摇摆构件设置在转接器内侧的钢承台下方且与外侧摇摆构件间隔预定距离。4.根据权利要求3所述的具有自复位耗能功能的风电基础，其特征在于，所述限位机构设置在基坑上端，所述限位机构包括限位器和连接器，其中，限位器设置在钢承台四周，固接于基坑侧壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯珂，滕明鸿，周绪红，王宇航，边菁，谢吴华，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：