[发明专利]风电机组预应力基础结构

说明书

本发明公开了一种风电机组预应力基础结构，涉及风电机组的基础结构领域，解决大型风电机组采用现有的梁板式风电机组基础结构，主梁的配筋率明显增加，不仅增加成本，而且钢筋间距小，不利于施工操作，影响结构混凝土安全性的问题。本发明采用的技术方案是：风电机组预应力基础结构，为梁板式，包括基础底板，基础底板中部为台柱，台柱内设置检修孔，台柱周围均布发散状的主梁，在主梁内设置预应力钢索代替原本的纵筋，基础结构混凝土主要为预应力混凝土，预应力钢索采用后张拉法张拉，通过检修孔，可进入基础进行预应力钢索的检修工作。通过引入预应力混凝土的理念，降低用钢量，节约成本，便于施工，保证浇筑质量，且便于检修。

技术领域

本发明涉及风电机组的基础结构领域，具体是一种风电机组预应力基础结构。

背景技术

目前，在陆上风力发电工程中广泛采用浅埋的重力式扩展基础，即常规板式基础，该基础类型具有施工时基坑开挖较浅、施工工序较少的优点。为提高经济性，常规板式基础的结构型式优化为梁板式基础。由于梁板式基础混凝土应力水平更高，更能够充分发挥混凝土抗压，钢筋抗拉的能力，具有显著经济性质。据统计，同一工程的同一风电机组上部结构，采用梁板式基础比采用常规板式基础节约10％的建设成本，节约约合10～15万元。

随着风电行业的发展，风电机组朝高轮毂、大叶轮方向发展，风电机组及塔架作为上部结构，整体受到的偏心荷载增加较多，导致下部结构风电机组基础受到更大的偏心荷载。为满足基础结构计算要求，风电机组梁板式基础的直径增加，底面跨度和面积均有较大增加。为满足大跨度基础混凝土在极限状态下的裂缝和挠度验算要求，基础混凝土配筋率增加。上述配筋率的增加仅为满足混凝土开裂和挠度控制要求，大幅地增加了工程成本，并且不利于控制施工质量。

如图1和图2所示，大型风电机组采用现有的梁板式风电机组基础结构，基础底板1中部为圆柱状、实心的台柱2，基础底板1外边缘为基础体型结构外轮廓，台柱2内设置连接风电机组塔筒的锚栓笼，台柱2周围均布发散状的主梁5，相邻两个主梁5的外侧由边缘小梁7连接。相邻两个主梁5之间为中空结构，施工时进行回填处理。对于大型风电机组，基础底板1的直径达18～23m，实心的台柱2的直径为5～6m，为满足大跨度基础混凝土在极限状态下的裂缝和挠度验算要求，基础混凝土配筋率增加0.08t/m³～0.14t/m³。为满足主梁5中纵筋9截面受力要求，主梁5中纵筋9选用钢筋(HRB400)，计算结果表明：图2中，主梁5宽度为1100mm，台柱2的直径为5.4m，主梁5顶部的纵筋9包括：上排14根钢筋，中排14根钢筋，下排7根钢筋；主梁5底部的纵筋9包括：上排7根钢筋，下排11根钢筋。主梁5顶部的钢筋净间距甚至达到44mm。

上述设计存在以下几点不足：第一、主梁钢筋直径较大，并且纵筋净间距较小，根据规范要求，梁上部钢筋净间距不小于1.5d，即48mm；梁下部钢筋间距不小于d，即32mm。可见，主梁纵筋过密，导致钢筋难以绑扎规整、混凝土难以振捣密实，影响绑扎和混凝土浇筑，不利于保证基础结构的施工质量，严重影响结构安全。第二、由于基础结构跨度较大，受弯矩作用较大，基础混凝土配筋率的增加的目的仅在于满足结构裂缝和挠度变形控制要求，由于增加大量“多余”的钢筋，经济上不太划算。第三、结构钢筋不仅过密，而且型号多，不利于保证项目施工工期。

发明内容

本发明提供一种风电机组预应力基础结构，解决大型风电机组采用现有的梁板式风电机组基础结构，为满足混凝土裂缝和挠度验算要求，主梁的配筋率明显增加，不仅增加成本，而且钢筋间距小，不利于施工操作，影响结构混凝土安全性的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：风电机组预应力基础结构，为梁板式，包括基础底板，基础底板中部为圆柱状的台柱，台柱内设置用于连接风电机组塔筒的锚栓笼，台柱内设置检修孔，台柱周围均布发散状的主梁，主梁内部设置构造配筋，相邻两个主梁的外侧由边缘小梁连接，各个主梁的外侧和检修孔之间沿着主梁设置安装孔，安装孔内设置预应力钢索。