一种高性能风电塔筒基础加固装置

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域。

背景技术

风电能源是一种无污染、可再生的清洁能源。陆上风电场发电量高、风机运行稳定、制造技术成熟，近年来被广泛投入使用。

基础位于风电塔筒的底部，用于承受上部传来的荷载，是保证风电机组安全性和正常运行的重要部件。以往的陆上风电场通常采用小型风电机组，荷载与塔筒直径较小，故小直径基础能满足要求，且基础与塔筒通过基础环连接，构造简单但连接性能不强。随着风电机组朝着更大容量的趋势发展，已建成的陆上风电场急需扩容增效，若将既有基础全部拆除并新建基础，材料成本和时间成本均较高，同时造成资源浪费，不利于环保。因此，如何对既有基础进行循环再利用是亟待解决的问题。有必要提出一种高性能风电塔筒基础加固装置，在不破坏既有基础结构的同时，使其承载力与连接接口适用于功率更大的风电机组，保障风电工程的安全性与正常使用。

发明内容

本发明公开了一种高性能风电塔筒基础加固装置，涉及风力发电技术领域。高性能风电塔筒基础加固装置包括既有基础、既有基础环、风电塔筒、新增台柱、新增底板、斜撑、预应力锚栓笼、锚固钢筋、三角加劲肋、方形钢管混凝土环梁、栓钉、二次灌浆和加劲隔板。新增台柱在既有基础顶面现浇而成。新增底板为预制构件，与既有基础通过二次灌浆连接。斜撑采用圆型或方形钢管制成，一端与风电塔筒连接，另一端与新增底板连接，连接方式为焊接或螺栓连接。该装置对既有基础进行了有效加固，增加了基础与地基的接触面积，转化了塔筒底部较大的弯矩荷载，优化了基础与风电塔筒的连接形式，在不破坏原结构的同时，使其适用于功率更大的风电机组，有利于风电场扩容增效、降低改建成本、提升既有基础性能和利用率，具有广阔的工程应用前景。

本发明的技术方案如下：

一种高性能风电塔筒基础加固装置，包括既有基础、既有基础环、风电塔筒、新增台柱、新增底板、斜撑、预应力锚栓笼、锚固钢筋、三角加劲肋、方形钢管混凝土环梁、栓钉、二次灌浆、加劲隔板。

既有基础顶面混凝土凿毛后植入锚固钢筋，预应力锚栓笼的下锚环与既有基础环焊接，三角加劲肋沿圆周均匀布置，其顶面和侧面分别与预应力锚栓笼的下锚环和既有基础环的侧壁焊接，按计算和构造要求配置钢筋并支模，浇筑混凝土，形成新增台柱。

新增底板由方形钢管混凝土环梁和栓钉构成，既有基础的侧面凿毛后植入锚固钢筋，锚固钢筋另一端焊接在方形钢管混凝土环梁侧面，最后采用二次灌浆填充缝隙。方形钢管混凝土环梁中均匀设置加劲隔板，且对应斜撑的位置处也有加劲隔板。

斜撑采用圆型或方形钢管制成，根据受力需要设置3～6根，沿圆周均匀布置，一端连接新增底板顶面，另一端连接到风电塔筒的同一高度处，连接方式采用焊接或螺栓连接。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)增加了既有基础与地基的接触面积，使相同荷载下基础底面的应力更小，提高了基础的承载力与变形性能。

(2)通过斜撑将风电塔筒底部较大的弯矩转化为轴力，并均匀传递给新增底板，受力形式合理可靠，进一步提高了既有基础的承载力和稳定性。

(3)通过新增台柱使既有基础的接口尺寸和形式可以满足新的塔筒，将基础环连接转换为预应力锚栓连接，提高了基础与塔筒的连接性能。

(4)在不破坏原结构的同时对基础进行了加固和优化，降低了风电工程的改建成本，提高了施工效率，对环境友好。

附图说明

图1为本发明的整体剖面示意图；

图2为本发明的整体平面示意图；

图3为本发明的新增台柱细节构造图；

图4为本发明的新增底板细节构造图；

图5为本发明的方形钢管混凝土环梁的构造图；

图6为本发明的斜撑截面形式示意图；

图中：1-既有基础、2-既有基础环、3-风电塔筒、4-新增台柱、5-新增底板、6-斜撑、7-预应力锚栓笼、8-锚固钢筋、9-三角加劲肋、10-方形钢管混凝土环梁、11-栓钉、12-二次灌浆、13-加劲隔板。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明作进一步描述。

如图1和图2所示，新增台柱4在既有基础1顶面现浇而成；新增底板5为预制构件，与既有基础1的侧面通过二次灌浆12连接；斜撑6根据受力需要设置3～6根，沿圆周均匀布置，一端连接新增底板5顶面，另一端连接到风电塔筒3的同一高度处，连接方式采用焊接或螺栓连接。

如图3所示，新增台柱4是一个现浇钢筋混凝土构件，需根据计算和构造要求配筋，其内部包含预应力锚栓笼7；预应力锚栓笼7的下锚环与既有基础环2的侧壁焊接，同时在两者的90°夹角内设置三角加劲肋9；三角加劲肋9沿圆周均匀布置，其顶面和侧面分别与预应力锚栓笼7的下锚环和既有基础环2的侧壁焊接；将既有基础1的顶面混凝土凿毛后，植入锚固钢筋8，锚固钢筋8的锚固长度应满足受力要求；最后浇筑混凝土。

如图4所示，新增底板5由方形钢管混凝土环梁10和焊接在其一侧的栓钉11构成；既有基础1的侧面凿毛后，植入锚固钢筋8，其锚固长度应满足受力要求；锚固钢筋8的另一端焊接在方形钢管混凝土环梁10侧面，最后采用二次灌浆12填充缝隙，使新增底板5与既有基础1实现可靠连接；斜撑6的下端与新增底板5顶面连接，连接方式采用焊接或螺栓连接。

如图5所示，方形钢管混凝土环梁10的外壳为方形钢管，内部均匀布置加劲隔板13，各个分隔空间均灌满混凝土；在与斜撑连接的位置下方，也应设加劲隔板13；在方形钢管混凝土环梁10的内侧面均匀布置栓钉11。

如图6所示，斜撑6采用圆型或方形钢管制成。

本发明提出了一种高性能风电塔筒基础加固装置。该加固装置在不破坏既有基础结构的同时，使其适用于功率更大的风电机组，有利于风电场扩容增效、降低改建成本、提升既有基础性能和利用率，具有广阔的工程应用前景。

以上所述仅仅是本发明的优选实施方案，但是本发明并不局限于上述的具体实施方案。在本领域的普通技术人员在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干修改、补充或改用类似方式替代，这些也应视作本发明的保护范围。

尽管本文较多地使用了：1-既有基础、2-既有基础环、3-风电塔筒、4-新增台柱、5-新增底板、6-斜撑、7-预应力锚栓笼、8-锚固钢筋、9-三角加劲肋、10-方形钢管混凝土环梁、11-栓钉、12-二次灌浆、13-加劲隔板等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明的精神相违背的。