风力发电塔基础环基础加固结构及方法

技术领域

本发明属于风力发电塔基础加固技术领域，尤其涉及风力发电塔基础环基础加固结构及方法。

背景技术

风力发电塔基础环与底部基础是一种特殊的型钢混凝土结构，由于风力发电塔受360°反复荷载作用，导致基础环与混凝土基础之间脱开。特别是基础环底与混凝土之间存在空隙，基础内外出现混凝土压溃，严重影响基础环基础的稳定性，存在较大安全隐患，需要对风力发电塔基础进行加固。

目前现有的修复技术是对基础裂缝进行灌浆，这种方法仅能暂时修复裂缝，但受疲劳荷载产生的集中应力影响，新的裂缝会再次产生；对于增大基础截面、安装环向预应力钢绞线，或采用不锈钢钢管进行灌浆的加固方法，这些方法不仅施工工序复杂，工期较长，而且会增加结构基础自重，还需验算原地基的承载力是否能够满足要求。

发明内容

本发明提供风力发电塔基础环基础加固结构及方法，旨在解决现有技术存在的问题。

本发明是这样实现的，风力发电塔基础环基础加固结构，包括基础环、混凝土基础、微膨胀聚合物浆料、高强复合材料层和基础加高部；

所述基础环为竖直设置，且其底部的一部分设置于所述混凝土基础内；所述基础环和所述混凝土基础之间的间隙填充有所述微膨胀聚合物浆料；

所述基础环的外侧设置基础加高部；所述基础加高部位于所述混凝土基础的顶部；所述基础加高部的外周壁包裹有高强复合材料层。

优选的，所述基础加高部包括基础植筋和包裹在所述基础植筋的外侧的加高混凝土。

优选的，所述高强复合材料层采用高强玻璃纤维复合材料制成。

本发明还提供如上述任意一种风力发电塔基础环基础加固的方法，包括以下步骤：

S1：清除基础环与混凝土基础缝隙中疏松的混凝土，对混凝土基础顶面打磨凿毛；

S2：在基础环与混凝土基础的缝隙中灌注微膨胀聚合物浆料，其强度不低于混凝土基础中的混凝土；

S3：在基础环外的混凝土基础上加高混凝土，形成基础加高部，设置竖向钢筋并植入混凝土基础内，并在加高区域布置环向钢筋和径向钢筋，根据实际工程情况确定钢筋用量；

S4：在预设时间内，将浸渍好环氧树脂的高强玻璃纤维复合材料环向粘贴在混凝土基础外侧，形成高强复合材料层；

S5：检查表面情况，在空鼓区域进行修补；自然环境下养护48h使高强玻璃纤维复合材料固化。

优选的，高强玻璃纤维复合材料的布面密度不小于900g/m

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、对基础进行加高，增大了基础环的抗弯力臂，保证了基础环的稳定性能。

2、用高强玻璃纤维复合材料在混凝土基础外进行缠绕包裹，可以形成抱箍作用，使得基础环向受到约束，提高其整体性能。

3、高强玻璃纤维复合材料能够与混凝土结构粘结为一体，协调变形、共同受力。其弹性模量及热膨胀系数与混泥土相当，因此变形协调。

4、高强玻璃纤维复合材料可以抑制裂缝扩展，解决基础环附近混凝土因疲劳产生的开裂问题，提高抗疲劳性能。其耐腐蚀性可提高混凝土基础的长期耐久性。

5、施工简单，降低了施工的复杂程度，保证质量，节省工期，具有显著的经济效益。

附图说明

图1为本发明的风力发电塔基础环基础加固结构的整体结构示意图。

图2为本发明的风力发电塔基础环基础加固结构的俯视图。

图中：1、基础环；2、混凝土基础；3、微膨胀聚合物浆料；4、高强复合材料层；5、基础加高部。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：风力发电塔基础环基础加固结构及方法，基础加固结构包括基础环1、混凝土基础2、微膨胀聚合物浆料3、高强复合材料层4和基础加高部5。

基础环1为竖直设置，且其底部的一部分设置于混凝土基础2内；基础环1和混凝土基础2之间的间隙填充有微膨胀聚合物浆料3。

基础环1的外侧设置基础加高部5；基础加高部5位于混凝土基础2的顶部；基础加高部5的外周壁包裹有高强复合材料层4。基础加高部5包括基础植筋和包裹在基础植筋的外侧的加高混凝土。

高强复合材料层4采用高强玻璃纤维复合材料制成。

本发明的风力发电塔基础环基础加固方法，包括以下步骤：

S1：清除基础环1与混凝土基础2缝隙中疏松的混凝土，对混凝土基础2顶面打磨凿毛。

S2：在基础环1与混凝土基础2的缝隙中灌注微膨胀聚合物浆料3，其强度不低于混凝土基础2中的混凝土。

S3：在基础环1外的混凝土基础2上加高混凝土，形成基础加高部5，设置竖向钢筋并植入混凝土基础2内，并在加高区域布置环向钢筋和径向钢筋，根据实际工程情况确定钢筋用量。

S4：在预设时间内，将浸渍好环氧树脂的高强玻璃纤维复合材料环向粘贴在混凝土基础2外侧，形成高强复合材料层4。

S5：检查表面情况，在空鼓区域进行修补；自然环境下养护48h使高强玻璃纤维复合材料固化。

其中，高强玻璃纤维复合材料的布面密度不小于900g/m

在步骤S4中，高强玻璃纤维复合材料的环向搭接长度为200mm。高度b范围内粘贴n

F＝n

由上述公式可知，

其中，各参数的意义如下表1所示：

另外，浸渍玻璃纤维布选取的环氧树脂具有很强的渗透性，可以渗透到混凝土结构表层，粘结能力强，而且耐久性良好；两者所组成的高强玻璃纤维复合材料单层厚度t

利用上述四个公式计算1m高度范围内分别粘贴2层和3层上述玻璃纤维复合材料，其等效的环向钢筋分布情况，计算结果如下表2所示：

表2三种情况下粘贴高强玻璃纤维复合材料的加固效果

由表2可知，粘贴两层高强玻璃纤维复合材料，其效果相当于增加了HRB335级环向钢筋，直径25mm@130mm；粘贴3层高强玻璃纤维复合材料，其效果相当于增加了HRB335级环向钢筋，直径25mm@85mm。

本发明的风力发电塔基础环基础加固结构及方法，通过对基础进行加高，增大了基础环的抗弯力臂，保证了基础环的稳定性能。用高强玻璃纤维复合材料在混凝土基础2外进行缠绕包裹，可以形成抱箍作用，使得基础环向受到约束，提高其整体性能。高强玻璃纤维复合材料能够与混凝土结构粘结为一体，协调变形、共同受力。高强玻璃纤维复合材料可以抑制裂缝扩展，解决基础环附近混凝土因疲劳产生的开裂问题，提高抗疲劳性能。其耐腐蚀性可提高混凝土基础2的长期耐久性。施工简单，降低了施工的复杂程度，保证质量，节省工期，具有显著的经济效益。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。