[发明专利]一种季节冻土区太阳能光伏支架基础及设计方法有效

专利信息
申请号: 201910644303.X 申请日: 2019-07-17
公开(公告)号: CN110344429B 公开(公告)日: 2020-11-03
发明(设计)人: 陈拓;王建州;莫品强;李亭;梁恒昌;朱启银;王涛 申请(专利权)人: 中国矿业大学
主分类号: E02D27/35 分类号: E02D27/35;E02D27/42;E02D27/14;E02D5/04;E02D31/14;H02S20/10
代理公司: 南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙) 32249 代理人: 张婷婷
地址: 221116 江苏省*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 季节 冻土 太阳能 支架 基础 设计 方法
【说明书】:

发明公开了一种新型季节冻土区太阳能光伏支架基础及设计方法,该新型支架基础采用壁厚为4mm的冷弯薄壁开口钢桩,桩身断面设计为“几”形截面。通过静力压桩机直接压入地层,通过侧摩阻力的发挥实现承载能力。季冻区冻结深度以上的支架基础表面进行抛光处理,减小表面粗糙度值,同时增加冻结深度以下的基础表面的粗糙度。其优点在于尽可能减小土体冻胀的影响和提高支架基础承载力。另外,为了减小地下水腐蚀影响,钢桩基础表面需进行防腐处理,确保新型支架基础的承载性能和使用寿命。该基础桩施工工序简单,具有一定的承载特性,并能避免传统支架铺设对减少对原状土和植被破坏,是一种很有发展前景的新型光伏支架基础。

技术领域

本发明属于岩土工程建设中的桩基施工技术领域,具体涉及一种季节冻土区太阳能光伏支架基础,尤其是一种新型季冻区压入式薄壁开口钢桩及设计方法。

背景技术

光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。我国拥有丰富的太阳能资源,太阳能利用前景广阔,具有光伏发电大规模发展的资源潜力和市场前景。太阳能光伏支架,是太阳能光伏发电系统中为了摆放、安装、固定太阳能面板设计的特殊的支架。

鉴于我国光资源丰富的区域和冻土区域有着广泛的重叠,很多的太阳能光伏发电工程区存在季节性冻土。在季节冻土区,由于光伏板自重及所有其他荷载较小,易受到桩基础的差异冻拔而降低发电效率,甚至引起其断裂破坏。目前,冻土地区太阳能光伏支架基础类型主要有预制桩基础、钻孔灌注桩基础、独立基础,钢螺旋桩基础等类型。已有的基础形式或产生对地表的破坏和土体的扰动,或存在桩基冻拔问题,或不能兼顾其成本和经济效应,缺少适用于季节冻土区的经济合理的太阳能光伏支架基础结构类型。

发明内容

发明目的:本发明是要提供一种简单可行的季节冻土区太阳能光伏支架基础设计方法,在保证环保效益和经济效益的同时,确保桩基的抗冻拔稳定和承载能力。

技术方案:为实现上述目的,本发明的技术方案如下:

一种季节冻土区太阳能光伏支架基础,是一断面为“几”字形的对称结构的薄壁开口钢桩,所述钢桩断面由上至下依次由顶部水平段、垂直段、折弯段及底部水平段组成,所述折弯段及底部水平段向外弯折延伸;所述钢桩通过静力压桩机垂直压入地层,穿过季冻区活动层至融土层中固定,将钢桩由上至下相应分为地表段、季冻区活动层段及融土层段;相邻钢桩采用槽钢将各地表段连接成整体。

进一步的,所述钢桩由钢板或带钢在冷状态下弯曲形成一体式结构。

进一步的,所述钢桩截面上部水平段的宽度50-100mm,下部水平段的宽度为30-60mm,下部的折弯段的折弯角角度100-110°。

进一步的,所述钢桩壁厚为3-5mm,长度为1.5~6m,高度为90-110mm。

进一步的,所述钢桩相邻间距为2.5~3m。

进一步的,所述钢桩的季冻区活动层的厚度H2即为场地的最大冻结深度,融土层段的长度H3为场地的最大冻结深度的1-1.5倍;地表段的长度H1为300-500mm。

进一步的,所述钢桩整体表面进行防腐处理,季冻区活动层段表面进行抛光处理,融土层段表面进行喷砂处理。

具体步骤如下:

a、根据试验场地的实测气温和冻深资料,确定场地的最大冻结深度,一般采用场地实测(不少于十年)最大冻深的平均值,没有实测资料参照《建筑地基基础设计规范》。

b、根据步骤a所确定的最大冻结深度,设计支架基础长度,并确定钢桩支架基础压入深度。支架基础采用“几”形截面的薄壁开口钢桩。

c、结合步骤b的设计长度和压入深度,对钢桩支架基础表面分段处理,冻深以上至地表段,对支架基础表面进行抛光以减小其表面粗糙度值。冻深以下至桩底,对支架基础表面进行喷砂处理增加表面的粗糙度。

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