试验台组件及其构建方法与流程

1.本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种试验台组件及其构建方法。


背景技术：

2.目前，风力发电是我国装机规模最大的新能源发电形式。近年来，风电单机容量越来越大，叶片长度越来越长。叶片的自身强度的安全与否是保证风机正常运行的关键因素。行业规范要求采用叶片试验台原型加载试验来验证一款叶片的自身强度情况。加载试验工况包括静载侧拉工况、上下挥舞疲劳工况及左右摆振疲劳工况。
3.由于侧拉工况以及左右摆阵疲劳工况下，需要对叶片施加水平拉力，进而对试验台形成较大的水平推力和扭矩。一般需要在试验台的基础底部设置桩基来抵抗以上水平扭矩，以保证试验过程中试验台基础不出现滑移。由于桩基直接穿设至地面内的开孔中，其竖向刚度较大，试验台以及基础承台的竖向自重也基本由桩基承担且集成承台的跨中弯矩较大，从而导致桩基数量需求较多、基础承台内钢筋数量增多，成本较高。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种试验台组件及其构建方法，用以解决现有风电叶片试验台由于桩基需要承受试验台基础和试验台的自重所导致的桩基数量较多，成本较高问题。
5.本发明的第一方面，提供了一种试验台组件，包括：试验台基础和试验台。
6.其中，所述试验台基础埋设于地面内。所述试验台与所述试验台基础连接并凸出至地面以上。
7.其中，所述试验台基础包括桩基和基础承台，所述基础承台承托于地面内，所述基础承台的上侧连接所述试验台，所述基础承台的下侧间隔连接多个所述桩基，所述桩基的底部均安装有弹性部件，用以减小所述桩基在竖直方向上的受力。
8.根据本发明提供的一种试验台组件，所述桩基包括桩基钢筋笼和桩基混凝土灌注体。地面内开设有桩基开孔。所述弹性部件放置于所述桩基开孔的底部。所述桩基钢筋笼置于所述桩基开孔内并位于所述弹性部件的上方。混凝土灌注至所述桩基开孔内构成所述桩基混凝土灌注体。
9.根据本发明提供的一种试验台组件，所述桩基混凝土灌注体的上端部凸出至所述桩基开孔的外侧，以保证所述桩基混凝土灌注体被破开桩头后，能够使得所述桩基钢筋笼的纵向钢筋延伸至所述基础承台的内部，以与所述基础承台连接。
10.根据本发明提供的一种试验台组件，在所述地面内，位于所述桩基开孔的上方开设有基础填坑。所述基础承台包括多个基础承台钢筋和基础承台混凝土灌注体。
11.其中，各所述基础承台钢筋相互连接并置于所述基础填坑内。且所述桩基钢筋笼的纵向钢筋与所述基础承台钢筋连接。混凝土灌注至各所述基础承台钢筋之间以构成所述基础承台混凝土灌注体。
12.根据本发明提供的一种试验台组件，所述试验台与所述基础承台钢筋连接。
13.根据本发明提供的一种试验台组件，所述试验台组件还包括用于填平所述基础填坑的填平层。
14.根据本发明提供的一种试验台组件，所述基础承台与所述试验台的连接根部设置加腋部分。所述加腋部分包括加腋钢筋。所述加腋钢筋与所述基础承台钢筋连接。混凝土灌注至各基础承台钢筋之间并达到所述加腋钢筋的高度位置处，以构成所述基础承台混凝土灌注体。
15.根据本发明提供的一种试验台组件，在所述基础承台的两个长边缘处分别设置单排所述桩基。所述基础承台的两个短边缘处分别平行且间隔设置两排所述桩基。每排均包括多个所述桩基。
16.根据本发明提供的一种试验台组件，所述弹性部件包括苯板。
17.根据本发明的第二方面，提供了一种上述试验台组件的构建方法，包括：
18.在地面内开设基础填坑，在基础填坑内间隔钻设多个桩基开孔；
19.将弹性部件放置于桩基开孔的底部，将桩基钢筋笼放置于弹性部件上方；
20.在桩基钢筋笼内灌注混凝土以形成桩基混凝土灌注体，并将桩基混凝土灌注体养护至设计强度；
21.破开桩基混凝土灌注体的桩头，以使桩基钢筋笼的纵向钢筋伸出至桩基开孔外侧；
22.将各基础承台钢筋相互连接并放置于基础填坑内，并将桩基钢筋笼的纵向钢筋与基础承台钢筋绑扎；
23.将加腋钢筋与基础承台钢筋绑扎，并将试验台与基础承台钢筋连接；
24.在各基础承台钢筋之间灌注混凝土至淹没加腋钢筋的高度位置处，以形成基础承台混凝土灌注体；
25.将基础承台混凝土灌注体养护至设计强度后，将回填层铺设于所述基础承台混凝土灌注体上，以使回填层的上表面与地面平齐。
26.在本发明提供的试验台组件中，所述试验台基础埋设于地面内，所述试验台与所述试验台基础连接并凸出至地面以上。其中，所述试验台基础包括桩基和基础承台，所述基础承台承托于地面内，所述基础承台的上侧连接所述试验台，所述基础承台的下侧间隔连接多个所述桩基，所述桩基的底部均安装有弹性部件，用以减小所述桩基在竖直方向上的受力。
27.通过这种结构设置，基础承台承托于地面内的某一平面中，多个桩基间隔连接于基础承台的下侧并穿设至地下开孔中，同时桩基的端部与地下开孔孔底之间通过弹性部件连接，使得桩基端部与地下开孔孔底弹性连接，减小了桩基的竖向刚度，进而使得试验台与基础承台的自重大多由基础承台传递至地面承担，减少了桩基所承受的试验台与基础承台的自重。桩基所受的力大多来自试验中所加载的水平推力和扭矩。由此，极大减小了桩基的在竖直方向上的受力和基础承台的跨中弯矩，进而能够减小设置于基础承台下侧的桩基数量、减少基础承台内的钢筋数量，节约成本。
28.进一步，在本发明提供的试验台组件的构建方法中，能够构建出使得桩基在竖直方向上的受力较小，桩基数量较少或者基础承台内的钢筋数量较少的试验台组件。其具有操作简单，能够节约成本的优势。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是本发明提供的试验台组件的结构示意图；
31.图2是本发明提供的试验台组件中的试验台基础的俯视结构示意图；
32.附图标记：
33.100：试验台基础；
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101：桩基；
34.102：基础承台；
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103：弹性部件；
35.200：试验台；
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300：加腋部分；
36.401：地面；
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402：桩基开孔；
37.403：基础填坑；
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500：填平层。
具体实施方式
38.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
39.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
41.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
42.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征
进行结合和组合为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.下面结合图1和图2对本发明实施例提供的一种试验台组件及其构建方法进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何特别限定。
44.本发明第一方面的实施例提供了一种试验台组件，如图1所示，该试验台组件包括：试验台基础100和试验台200。
45.其中，试验台基础100埋设于地面401内。试验台200与试验台基础100连接并凸出至地面401以上。
46.其中，试验台基础100包括桩基101和基础承台102。基础承台102承托于地面401内。基础承台102的上侧连接试验台200。基础承台102的下侧间隔连接多个桩基101。桩基101的底部均安装有弹性部件103，用以减小桩基101在竖直方向上的受力。
47.通过这种结构设置，基础承台102承托于地面401内的某一平面中，多个桩基101间隔连接于基础承台102的下侧并穿设至地下开孔中，同时桩基101的端部与地下开孔孔底之间通过弹性部件103连接，使得桩基101端部与地下开孔孔底弹性连接，减小了桩基101的竖向刚度，进而使得试验台200与基础承台102的自重大多由基础承台102传递至地面承担，减少了桩基101所承受的试验台200与基础承台102的自重。桩基101所受的力大多来自试验中所加载的水平推力和扭矩。由此，极大减小了桩基101的在竖直方向上的受力和基础承台的跨中弯矩，进而能够减小设置于基础承台102下侧的桩基101的数量、减少基础承台102内的钢筋数量，节约成本
48.在本实发明的一个实施例中，桩基101包括桩基钢筋笼和桩基混凝土灌注体。地面401内开设有桩基开孔402。弹性部件103放置于桩基开孔402的底部。桩基钢筋笼置于桩基开孔402内并位于弹性部件103的上方。混凝土灌注至桩基开孔402内构成桩基混凝土灌注体。
49.在本发明的一个实施例中，桩基混凝土灌注体的上端部凸出至桩基开孔402的外侧，以保证桩基混凝土灌注体被破开桩头后，能够使得桩基钢筋笼的纵向钢筋延伸至基础承台102的内部，以与基础承台102连接。
50.进一步，在本发明的一个实施例中，在地面401内，位于桩基开孔402的上方开设有基础填坑403。基础承台102包括多个基础承台钢筋和基础承台混凝土灌注体。
51.其中，各基础承台钢筋相互连接并置于基础填坑403内。且桩基钢筋笼的纵向钢筋与基础承台钢筋连接。混凝土灌注至各基础承台钢筋之间以构成基础承台混凝土灌注体。
52.更进一步，在本发明的一个实施例中，试验台200与基础承台钢筋连接。
53.在地面401内开设有基础填坑403。其中，基础填坑403的厚度大于基础承台102的厚度，基础填坑403的宽度与长度均与基础承台102的宽度和长度相适配，以使基础承台102能够置于基础填坑403内部。在基础填坑403内部间隔钻设有多个桩基开孔402。桩基开孔402的数量和开设位置与基础承台102下侧的桩基101的数量和桩基101的安装位置相对应。
54.在本发明的一个实施例中，在基础承台102的两个长边缘处分别设置单排桩基101。基础承台102的两个短边缘处分别平行且间隔设置两排桩基101。每排均包括多个所述桩基101。
55.具体地，假设基础承台102的长度为32m，宽度为17m，厚度为2m。则基础填坑403的长度可以设置为32.5m，宽度可以设置为17.5m，厚度可以设置为2.5m。
56.如图2所示，在基础承台102的上下两个长边缘的内侧分别设有一排桩基101，每排101均包括多个桩基101，各桩基101均匀间隔设置。其中，各桩基101与长边缘之间的间距至少为1m，相邻桩基101之间的距离最大为3m。在基础承台102的左右两个短边缘的内侧分别设有两排桩基101。同一短边缘的内侧的两排桩基101相互平行且间隔设置。同样地，各桩基101与短边缘之间的间距至少为1m，相邻桩基101之间的距离最大为3m。
57.使用钻机等钻孔设备在基础填坑403内开设与基础承台102下侧的桩基101数量和各桩基101安装位置相对应的桩基开孔402。清理掉桩基开孔402内部的覆土，然后将弹性部件103安装至桩基开孔402的底部。将桩基钢筋笼放置于桩基开孔402内，并且使得桩基钢筋笼的底部与弹性部件103的上端相接触。在桩基钢筋笼内灌注混凝土使形成桩基混凝土灌注体。
58.其中，桩基混凝土灌注体的上端部凸出至桩基开孔402的外侧，进而使得桩基钢筋笼的纵向钢筋伸出至桩基开孔402的外侧。将桩基混凝土灌注体保养至设计强度后，破开桩基混凝土灌注体的桩头，并使得桩基钢筋笼的纵向钢筋延伸至基础填坑403内。
59.将多个基础承台钢筋相互连接以形成框架结构，将各基础承台钢筋置于基础填坑403内，并将延伸至基础填坑403内的桩基钢筋笼的纵向钢筋与基础承台钢筋绑扎。将试验台200与基础承台钢筋连接。在基础填坑403内灌注混凝土，以形成基础混凝土灌注体。例如，桩基101的直径可以设置为1m，桩基101顶部可以伸入基础填坑403内0.1m，桩基钢筋笼的纵向钢筋沿75
°
方向锚入基础混凝土灌注体内。
60.上述实施例仅是本发明的一个示意性实施例，并不能对本发明构成任何限定。
61.此处应当说明的是，对于桩基混凝土灌注体和基础混凝土灌注体的强度，本发明不做任何限定。可以根据使用工况，自行调整桩基混凝土灌注体和基础混凝土灌注体的强度。例如，在本发明的一个实施例中，基础承台混凝土灌注体和桩基混凝体灌注体的强度等级均包括c40。
62.此外，还需要说明的是，对于弹性部件103的具体类型，本发明同样不做具体限定。例如，在本发明的一个实施例中，弹性部件103包括苯板。同时，苯板的厚度也可以根据实际需要自行调节，例如，上述应用于上述实施例中，苯板的厚度包括0.3m，苯板的直径略小于桩基开孔402的直径，以便于苯板的安装。只要保证在实际测试过程中，当桩基101处于最低位置处时，弹性部件103还未达到压缩极限位置处即可。
63.在本发明的一个实施例中，基础承台102与试验台200的连接根部设置加腋部分300。加腋部分300包括加腋钢筋。加腋钢筋与基础承台钢筋连接。混凝土灌注至各基础承台钢筋之间并达到加腋钢筋的高度位置处，以构成基础承台混凝土灌注体。
64.如图1所示，应用于上述实施例中，加腋部分300为1m
×
1m的等腰直角三角形结构。加腋部分300包括加腋钢筋。将加腋钢筋与基础承台钢筋连接，将桩基钢筋笼中的纵向钢筋与基础承台钢筋相连之后，再在各基础承台钢筋之间灌注混凝土直至加腋钢筋的最高点位
置处，由此形成基础承台灌注体。
65.通过这种结构设置，在试验台200与基础承台102的连接根部设置加腋部分300，能够使得试验台200与基础承台102的结构刚度增大，承力更加均匀。进而能够有效抵抗由于试验台200与基础承台102的连接根部所受到的弯矩过大，所造成的损害，提升试验台组件的安全性和可靠性。
66.在本发明的一个实施例中，试验台组件还包括用于填平基础填坑403的填平层500。
67.如图1所示，在基础混凝土灌注体的上方还设有填平层500，该填平层500用于回填基础承台102。使得回填层500的上表面与地表面相平齐，并压实。
68.此处应当说明的是，对于基础承台102底部的土体强度要求：强风化或者中风化岩，其地基承载力特征值为250kpa及以上。
69.通过以上描述的实施例可知，通过这种结构设置，能够减少桩基101在竖直方向上的受力强度、减小了基础承台的跨中弯矩，减少设置与基础承台102下侧的桩基101数量、减少安装于基础承台102内的钢筋数量，进而极大节约成本。
70.本发明第二方面的实施例提供了一种上述试验台组件的构建方法，包括：
71.在地面401内开设基础填坑403，在基础填坑403内间隔钻设多个桩基开孔402；
72.将弹性部件103放置于桩基开孔402的底部，将桩基钢筋笼放置于弹性部件103上方；
73.在桩基钢筋笼内灌注混凝土以形成桩基混凝土灌注体，并将桩基混凝土灌注体养护至设计强度；
74.破开桩基混凝土灌注体的桩头，以使桩基钢筋笼的纵向钢筋伸出至桩基开孔402外侧；
75.将各基础承台钢筋相互连接并放置于基础填坑403内，并将桩基钢筋笼的纵向钢筋与基础承台钢筋绑扎；
76.将加腋钢筋与基础承台钢筋绑扎，并将试验台200与基础承台钢筋连接；
77.在各基础承台钢筋之间灌注混凝土至淹没加腋钢筋的高度位置处，以形成基础承台混凝土灌注体；
78.将基础承台混凝土灌注体养护至设计强度后，将回填层500铺设于所述基础承台混凝土灌注体上，以使回填层500的上表面与地面401平齐。
79.具体来讲，在操作过程中，首先要在地面401内开设基础填坑403。其中，基础填坑403的厚度大于基础承台102的厚度，基础填坑403的宽度与长度均与基础承台102的宽度和长度相适配，以使基础承台102能够置于基础填坑403内部。
80.然后，使用钻孔设备在基础填坑403内部开设与基础承台102下侧的桩基101数量和桩基101安装位置均相对应的桩基开孔402，并清理桩基开孔402内部的覆土。
81.随后，将弹性部件103安装至桩基开孔402的底部。将桩基钢筋笼放置于桩基开孔402内，并且使得桩基钢筋笼的底部与弹性部件103的上端相接触。在桩基钢筋笼内灌注混凝土，并将桩基混凝土灌注体养护至设计强度。
82.破开桩基混凝土灌注体的桩头，并使桩基钢筋笼的纵向钢筋伸入至基础填坑403内。将多根基础承台钢筋相互连接成框架结构，并将该框架结构放置于基础填坑403内，并
将桩基钢筋笼内的纵向钢筋、加腋钢筋以及试验台200分别与基础承台钢筋连接。
83.在基础填坑403内灌注混凝土直至淹没加腋钢筋的最高位置处，由此形成基础承台混凝土灌注体。将基础承台混凝土灌注体养护至设计强度，并回填层500铺设于基础承台混凝土灌注体上并压实，使得回填层500的上表面与地表面平齐。
84.根据以上描述的实施例可知，该方法操作简单，并且能够构建出使得桩基101在竖直方向上的受力较小、基础承台102的跨中弯矩较小桩基101数量较少且基础承台102内的钢筋数量较少的试验台组件。
85.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。