一种用于风电机组的全装配式预应力混凝土塔基的制作方法

1.本发明属于陆上风电机组支撑结构技术领域，具体是一种用于风电机组的全装配式预应力混凝土塔基。


背景技术：

2.2020年，中国提出“将力争2030年前达到二氧化碳排放峰值，努力争取2060年前实现碳中和”，因此，以风电为代表的新能源必然成为我国能源发展的刚性需求。“十四五”是落实“30
·
60”目标的首个五年,也是陆上风电进入平价时代的第一个五年。截至2020年底，我国风电累计装机量已达28832万千瓦，2020年新增装机量为7167万千瓦，其中陆上新增占比为94.10％，2021年～2025年，预计年均新增装机容量约50gw，2025年以后，预计年均新增装机容量约60gw。
[0003]“十四五”期间，我国风电将继续向中东南部低风速、高负荷地区转移，也将正式进入平价时代，高塔架将继续成为低风速地区风电场开发的重要技术手段。目前，高塔架包括柔塔、钢混塔、全混塔、桁架塔等型式，基础包括扩展基础、梁板基础、岩石预应力锚杆基础、桩基础、预应力筒型基础等型式，其中钢混塔具有刚性大、动力性能好、阻尼性能高等优点，而预应力装配式结构具有工期短、安装效率高、绿色施工等优点，因此，基于当前的基础型式和塔架型式，提出一种具有安装效率高、工期短、造价更低的全装配式风电塔基对应开发低风速地区风资源具有重要的意义。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种用于风电机组的全装配式预应力混凝土塔基。
[0005]
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
[0006]
一种用于风电机组的全装配式预应力混凝土塔基，包括一混凝土基础，所述混凝土基础包括底板，所述底板顶部竖直方向设置有若干顶肋梁，所述底板底部水平方向设置有若干底肋梁，所述底板中心处设置有台柱，所述底板包括两个四号预制板，两个所述四号预制板分别设置于所述台柱底端前后两侧中心处，所述四号预制板左右两侧均对称设置有三号预制板，所述台柱底端左右两侧均依次对称设置有二号预制板和一号预制板，所述台柱底端、两个所述一号预制板、两个所述二号预制板、四个所述三号预制板及两个所述四号预制板组成八边形结构，所述台柱包括中心预制件，所述中心预制件左右两侧均对称设置有侧预制件；
[0007]
一塔筒，所述塔筒包括若干个首尾依次相连的环段，若干所述环段均采用两瓣式结构，包括环片一和环片二，所述环片一和所述环片二连接面均开设有沟槽，所述沟槽内设置有u型钢筋，所述沟槽槽口外侧设置有橡胶密封条，所述环片一和所述环片二连接段截面呈o形结构，相邻所述环段的连接段错位设置。
[0008]
优选的，所述混凝土基础各部件之间通过钢绞线连接，所述混凝土基础与所述塔
筒之间通过钢绞线连接。
[0009]
优选的，所述环段顶部设置有凸块，所述环段底部开设有凹槽，所述凸块上设置有若干h型钢抗剪键及套设于其外侧的调平垫片，所述凹槽槽底开设有抗剪键槽，所述凸块外侧设置有橡胶密封条，相邻所述环段之间穿插设置有三根定位筋。
[0010]
优选的，若干所述环段包括从下到上依次设置的一个一号环段、若干二号环段、若干三号环段、若干四号环段、若干五号环段、若干六号环段、一个七号环段及一个过渡连接段，所述二号环段、所述四号环段、所述六号环段均采用无圈梁的八边形结构，所述三号环段和所述五号环段均采用有圈梁的八边形结构。
[0011]
优选的，所述环段高度为3.5m～4.2m，所述环段重量小于100吨。
[0012]
优选的，所述七号环段的圈梁位置和所述过渡连接段内均开设有钢绞线孔道，所述七号环段和所述过渡连接段通过钢绞线连接，所述钢绞线孔道最小中心距大于200mm，内径为90～120mm。
[0013]
优选的，所述一号环段上开设有门洞。
[0014]
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0015]
(1)全装配式预应力混凝土塔基的各预制分块的宽度、高度、长度、重量满足运输条件，预制分块尺寸规整、安装效率高；
[0016]
(2)全装配式预应力混凝土塔基的基础底板底和顶均设有一定数量肋梁，大幅提高了基础的抗弯、抗剪及抗冲切能力；基础各预制分块的连接界面(接触面)均垂直于x向和y向，而钢绞线张拉方向均沿水平x向和y向，保证了基础各预制分块的连接可靠性；塔筒竖向缝、水平缝分布采用“o”型缝、“c”型缝，保证了塔筒各预制分块的连接可靠性；
[0017]
(3)全装配式预应力混凝土塔基的基础采用梁板式结构，大幅降低了基础的混凝土量和钢筋量，约减少1/3；塔筒采用八边形，有效降低模具成本；有效降低了基础和塔筒的工程造价；
[0018]
(4)全装配式预应力混凝土塔基是装配式混凝土建筑和预应力技术的集成应用，属于装配式混凝土结构，与原现浇基础相比，无需基础养护，大幅提高了基础的施工周期，约提高一半施工周期；
[0019]
(5)全装配式预应力混凝土塔基适用性于轮毂高度120米以上的钢制塔筒或混凝土塔筒；
[0020]
(6)全装配式预应力混凝土塔基，基础采用体内无粘结钢绞线张拉，塔筒采用体外无粘结分段钢绞线张拉，有效降低钢绞线用量，提升安装效率。
附图说明
[0021]
图1是本发明一种用于风电机组的全装配式预应力混凝土塔基的整体结构示意图；
[0022]
图2是本发明一种用于风电机组的全装配式预应力混凝土塔基中混凝土基础结构示意图；
[0023]
图3是本发明一种用于风电机组的全装配式预应力混凝土塔基中塔筒结构示意图；
[0024]
图4是本发明一种用于风电机组的全装配式预应力混凝土塔基中环段间水平缝剖
视图一；
[0025]
图5是本发明一种用于风电机组的全装配式预应力混凝土塔基中环段间水平缝剖视图二；
[0026]
图6是本发明一种用于风电机组的全装配式预应力混凝土塔基中环段间水平缝剖视图三；
[0027]
图7是本发明一种用于风电机组的全装配式预应力混凝土塔基中环段水平剖视图。
[0028]
附图标记：1、混凝土基础；101、一号预制板；102、二号预制板；103、三号预制板；104、四号预制板；105、中心预制件；106、侧预制件；107、底肋梁；108、顶肋梁；2、塔筒；21、环段；211、环片一；212、环片二；213、凸块；214、凹槽；215、定位筋；216、h型钢抗剪键；217、调平垫片；218、抗剪键槽；219、橡胶密封条；201、一号环段；202、二号环段；203、三号环段；204、四号环段；205、五号环段；206、六号环段；207、七号环段；208、过渡连接段。
具体实施方式
[0029]
以下结合附图1
‑
7，进一步说明本发明一种用于风电机组的全装配式预应力混凝土塔基的具体实施方式。本发明一种用于风电机组的全装配式预应力混凝土塔基不限于以下实施例的描述。
[0030]
实施例1：
[0031]
本实施例给出一种用于风电机组的全装配式预应力混凝土塔基的具体结构，如图1
‑
7所示，包括一混凝土基础1，混凝土基础1包括底板，底板顶部竖直方向设置有若干顶肋梁108，底板底部水平方向设置有若干底肋梁107，底板中心处设置有台柱，底板包括两个四号预制板104，两个四号预制板104分别设置于台柱底端前后两侧中心处，四号预制板104左右两侧均对称设置有三号预制板103，台柱底端左右两侧均依次对称设置有二号预制板102和一号预制板101，台柱底端、两个一号预制板101、两个二号预制板102、四个三号预制板103及两个四号预制板104组成八边形结构，台柱包括中心预制件105，中心预制件105左右两侧均对称设置有侧预制件106；
[0032]
一塔筒2，塔筒2包括若干个首尾依次相连的环段21，若干环段均采用两瓣式结构，包括环片一211和环片二212，环片一211和环片二212连接面均开设有沟槽，沟槽内设置有u型钢筋，沟槽槽口外侧设置有橡胶密封条，环片一211和环片二212连接段截面呈o形结构，相邻环段的连接段错位设置。
[0033]
混凝土基础1各部件之间通过钢绞线连接，混凝土基础1与塔筒2之间通过钢绞线连接。
[0034]
环段21顶部设置有凸块213，环段21底部开设有凹槽214，凸块213上设置有若干h型钢抗剪键216及套设于其外侧的调平垫片217，凹槽214槽底开设有抗剪键槽218，凸块213外侧设置有橡胶密封条219，相邻环段之间穿插设置有三根定位筋215。
[0035]
若干环段21包括从下到上依次设置的一个一号环段201、若干二号环段202、若干三号环段203、若干四号环段204、若干五号环段205、若干六号环段206、一个七号环段207及一个过渡连接段208，二号环段202、四号环段204、六号环段206均采用无圈梁的八边形结构，三号环段203和五号环段205均采用有圈梁的八边形结构。
[0036]
环段21高度为3.5m～4.2m，环段21重量小于100吨。
[0037]
七号环段207的圈梁位置和过渡连接段208内均开设有钢绞线孔道，七号环段207和过渡连接段208通过钢绞线连接，钢绞线孔道最小中心距大于200mm，内径为90～120mm。
[0038]
一号环段11上开设有门洞。
[0039]
1、混凝土基础；101、一号预制板；102、二号预制板；103、三号预制板；104、四号预制板；105、中心预制件；106、侧预制件；107、底肋梁；108、顶肋梁；2、塔筒；21、环段；211、环片一；212、环片二；213、凸块；214、凹槽；215、定位筋；216、h型钢抗剪键；217、调平垫片；218、抗剪键槽；201、一号环段；202、二号环段；203、三号环段；204、四号环段；205、五号环段；206、六号环段；207、七号环段；208、过渡连接段
[0040]
工作原理：如图1
‑
7所示，一种用于陆上风电机组的全装配式预应力混凝土塔基安装总体流程：土方开挖——>基槽清理——>铺填褥垫层——>垫层浇筑——>基础预制件运输至现场——>吊装和定位台柱中间预制件105、台柱两侧预制件106——>吊装和定位基础底板预制件104和103——>吊装和定位基础底板预制件102和101——>沿底板水平x向张拉孔道铺放钢绞线——>沿底板水平y向张拉孔道铺放钢绞线——>沿台柱水平x向张拉孔道铺放钢绞线——>依次张拉基础底板水平x向孔道、基础底板水平y向孔道、台柱水平x向孔道钢绞线——>基础防腐层施工——>回填回填土——>塔筒2八边形环片预制件运输至现场
‑‑
＞机位点旁边工装上八边形环片拼装为八边形环段
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＞吊装门洞段八边形环段201于机位空心基础上
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＞调平门洞段八边形环段顶面钢垫片
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＞吊装下部八边形环段202
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＞进行水平缝注浆连接
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＞调平下部八边形环段顶面钢垫片
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＞吊装下部圈梁段八边形环段203
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＞进行水平缝注浆连接
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＞调平下部圈梁段八边形环段顶面钢垫片
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＞吊装中部八边形环段204
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＞进行水平缝注浆连接
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＞调平中部八边形环段顶面钢垫片
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＞吊装中部圈梁段八边形环段205
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＞进行水平缝注浆连接
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＞调平中部圈梁段八边形环段顶面钢垫片
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＞吊装上部八边形环段206
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＞进行水平缝注浆连接
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＞调平上部八边形环段顶面钢垫片
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＞吊装上部圈梁段八边形环段207
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＞进行水平缝注浆连接
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＞调平上部圈梁段八边形环段顶面钢垫片
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＞吊装过渡连接段208
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＞进行水平缝注浆连接
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＞钢绞线穿束
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＞按规定张拉要求进行张拉
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＞钢绞线张拉端防腐放松保护
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＞吊装钢塔筒段。
[0041]
装配式预应力混凝土塔筒2的八边形环片竖向缝连接时，环片竖向壁厚方向内外两侧粘贴橡胶密封条219，左右八边形环片对齐后，沿预埋“u”型钢筋交叉区域内插入插筋，插筋完成后沿竖向缝内注入胶凝材料，胶凝材料达到指定强度后竖向缝连接完成，胶凝材料优选无机胶凝材料。
[0042]
装配式预应力混凝土塔筒2的八边形环环段横向截面壁厚方向内外两侧粘贴橡胶密封条，设置调平钢垫片，上部环段片水平缝连接时，沿定位筋215和抗剪键216进行安装，水平度满足要求后沿水平缝内注入胶凝材料，胶凝材料达到指定强度后竖向缝连接完成，胶凝材料优选无机胶凝材料。
[0043]
所有八边形环段21和过段连接段208拼装完成后，过渡段顶面和圈梁顶面为锚固端，与空心基础连接处为钢绞线张拉端，张拉端分两次进行张拉，第一次张拉到50％，第二次张拉到105％。
[0044]
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在
不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。