[发明专利]用于塔架的梁和桩锚固基座

说明书

技术领域

本技术公开涉及用于支撑重型循环载荷下的立柱和结构的基座。更具体地，本技术公开涉及用于支撑风轮机的改进型基座。

背景技术

用于陆上大型风轮机的基座及相关支撑结构的常规教导指示了对大的、厚的、水平的、高强度的浇注混凝土基部和安装在基部之上的竖直浇注台座进行现场浇注。这样的结构被称为重力基座或扩展基座。

在常规风轮机架设中使用的浇管灌凝土(cast concrete)的量是惊人的。仅在美国，风电行业每年就埋藏超过80亿磅的混凝土作为大约4,000台风轮机的基座结构(扩展基座)。这相当于为每台风轮机浇注大约200万磅的混凝土。另外，一旦放置好，这个巨大的混凝土块就不可能被移走，因此，永远保留成为土壤的一部分，并且每年占去约300英亩的主要农田土壤。

扩展基础、现浇基座的常规教导还需要大量的资源调动以形成、铺设钢筋并浇注混凝土。这在塔架架设工作之前需要几个月的时间来进行施工和随后的混凝土固化。这导致施工和架设过程的成本增加及效率低下。此外，浇注这样的大规模混凝土结构的过程需要努力避免不适当的固化并且在无需冷接头的情况下一次连续的浇注中充满了潜在问题，包括每基础浇注大量混凝土所需的复杂的规划和协调。所需混凝土的容量造成后勤问题，这样的浇注需要以及时而有组织的方式与多个当地批处理厂协调大量混凝土卡车运往施工现场的运输计划。进一步问题是将钢筋组件安装到基座中的复杂性，这需要组装在横跨基座的整个区域上具有2-6英尺间隔的两层钢筋网，同时保持严格的几何布局和特定的间距。该钢筋组件由极长且重的钢筋制成，除多名工人之外，这需要使用起重机来安装组件的所有部件。钢筋常常超过40英尺长度，因此需要特殊的超大型运输，这些运输非常昂贵并且通常需要特殊的许可证。钢筋的安装是劳动密集型且耗时的任务，需要大量训练有素的工人。

常规基座的另一个障碍包括，施工过程由现场工作组成，可能容易受天气条件和其他场地条件影响，因此，天气对混凝土的这种大规模浇注的基座产生不利影响。

另一问题是由于混凝土块在固化期间的过热导致混凝土出现热开裂。当在大量区段中浇注混凝土时，温度可以达到很高水平并且热开裂的风险变得非常高。热开裂危及基座的结构完整性。

现有技术包括以下参考文献的教导，以下参考文献如同本文中完全阐述的一样出于所有目的通过引用并入本文：

美国专利No.8,661,752；

美国专利No.8,833,004；

美国专利No.8,458,970；

美国专利No.5,586,417；

美国公开申请No.US 2012/0167499；

美国公开申请No.US 2014/0260023；

美国公开申请No.US 2014/0033628；

欧洲专利No.EP 2256338；

公布的PCT专利申请No.WO 2011/030199；

US 7618217B2(Post-tension pile anchor foundation and method therefor)；以及

CA 2844373A1(Perimeter pile anchor foundation)。

尽管存在现有技术，仍需要一种用于风轮机及类似高而窄的结构的可行基座，以减少安装时间、增加基座稳定性、减少施工期间的缺陷、使结构的架设时间最小化并且以其他方式更好地针对特定的场地要求而设计。

发明内容

在不同的所描述实施方式中，所描述的基座提供一种成本有效的基座以减少在风轮机施工中使用的施工材料量。此外，根据本文中描述的方法制成的基座改进了施工期间的散热条件，因此消除由于水合热而导致热开裂的风险。

另外，本文中描述的基座使用大约50万磅混凝土，形成的基座满足风电行业设计和性能要求并且超过现场浇注混凝土需要大约200万磅的常规基座性能。

通过整合高强度梁、精确定位的土壤锚，与选择性改进的土壤条件相关联，本文中描述的基座减少了风轮机基座中使用的混凝土量，同时与常规扩展基础相比提供了优异性能。