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CN111810364B - 用于风力发电机组塔筒的齿轮加强型中空风机基础结构 - Google Patents

用于风力发电机组塔筒的齿轮加强型中空风机基础结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于风力发电机组塔筒的齿轮加强型中空风机基础结构，包括中空风机基础与混凝土塔筒，中空风机基础的中部具有容纳空腔，容纳空腔的底部向外突出形成凸齿状镂空结构，相应地相邻两个镂空结构之间形成向内突出的加强墩；每个镂空结构与中空风机基础之间预设有预埋套管，并通过钢绞线将中空风机基础与混凝土塔筒稳固连接；中空风机基础顶部与混凝土塔筒接触区域开设凹槽，凹槽内设置加强结构，加强结构包括钢筋、调平螺栓、钢格栅、及填充于凹槽内的高强灌浆料。本发明增强混凝土塔筒底部与基础连接处的结构强度，可有效将上部荷载传递给加强墩以及基础承台，从而可大幅的缩减中墩的尺寸和工程量，并提高风机基础的整体稳定和安全性。

Description

用于风力发电机组塔筒的齿轮加强型中空风机基础结构
技术领域
本发明属于风力发电工程领域，具体涉及一种用于风力发电机组塔筒的齿轮加强型中空风机基础结构。
背景技术
随着陆上风电规模的增长和风资源可开发利用的减少，低风速和平价上网发展成新的趋势。钢混塔架(钢塔筒和混凝土塔筒的组合式结构)具有刚度大、混凝土塔筒段与钢塔筒段组合方式灵活、维护成本低和施工快速等特点，能较好地适应大功率风电机组，提高风机轮毂高度，进而提升发电效益，因此在风电领域得到广泛关注。相较于全钢塔筒，混塔重量更大，传到风机基础顶处的荷载也更大，加上钢绞线数千吨量级的张拉力，混凝土塔筒底部与基础连接处通常为应力集中区，常成为设计的薄弱环节和重点区域。传统混塔风机基础通常采用“凸”字形空腔，钢绞线下端锚固在“凸”字形空腔的环梁底部，往往需要增加环梁的高度和宽度来抵抗上部弯矩，从而导致风机基础的工程量显著提升；此外，由于钢绞线张拉力较大，会导致位于环梁与基础圆盘连接拐角区域的混凝土拉应力超限。混凝土塔筒与风机基础连接处灌浆加强结构也容易出现压剪破坏和局部裂缝。
基于上述情况，本发明提出了一种用于风力发电机组塔筒的齿轮加强型中空风机基础结构，可有效解决以上问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于风力发电机组塔筒的齿轮加强型中空风机基础结构。本发明的结构设计合理，增强混凝土塔筒底部与基础连接处的结构强度，可有效的将上部荷载传递给齿轮加强墩以及基础承台，从而可以大幅的缩减中墩的尺寸和工程量，并提高风机基础的整体稳定和安全性。实现大功率风电机组基础与混凝土塔架的紧固连接。
为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：
一种用于风力发电机组塔筒的齿轮加强型中空风机基础结构，包括固定连接的中空风机基础与混凝土塔筒，所述中空风机基础的中墩向内凹陷形成容纳空腔，所述容纳空腔的底部向外突出形成环向布置的多个凸齿状镂空结构，相应地相邻两个所述镂空结构之间形成向内突出的齿轮加强墩；每个所述镂空结构的顶部与所述中空风机基础的顶面之间预设有预埋套管，并通过钢绞线穿过所述预埋套管将所述中空风机基础与混凝土塔筒稳固连接；所述中空风机基础顶部与混凝土塔筒接触区域开设凹槽，所述凹槽内设置加强结构，所述加强结构包括放置于所述凹槽底部的钢筋与调平螺栓，和架设于所述调平螺栓上方的钢格栅，以及填充于所述凹槽内部的高强灌浆料。
作为本发明的一种优选技术方案，多个所述镂空结构以所述容纳空腔的轴线为中心，向四周均匀扩散并呈环形布置。
作为本发明的一种优选技术方案，所述钢绞线的一端穿过所述预埋套管并与设置于所述镂空结构顶部的锚固端固定连接，另一端穿过所述预埋套管后插入混凝土塔筒中并与混凝土塔筒固定连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述凹槽设置为环形凹槽，环形布置于所述中空风机基础顶部与混凝土塔筒的接触区域。
作为本发明的一种优选技术方案，所述中空风机基础的承台与底板设置为圆盘式或多边形筏板式。
作为本发明的一种优选技术方案，所述容纳空腔的顶部设置有顶板。
作为本发明的一种优选技术方案，所述中空风机基础内设置有电缆管。
作为本发明的一种优选技术方案，所述中空风机基础上预留有进人孔。
作为本发明的一种优选技术方案，所述预埋套管的上部设置于所述凹槽内。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明提出的一种用于风力发电机组塔筒的齿轮加强型中空风机基础结构，结构设计合理，混塔与风机基础连接应力集中处有效加强，尺寸可大大优化，施工简单，节省工期，且与混凝土塔筒连接密实可靠。
(2)本发明应用广泛，即可设计成圆盘式，又可设计成多边形筏板式，可适用山地，平原等各类地形。
(3)本发明通过钢绞线连接混凝土塔架和下部风机基础，可使风电机组塔架整体处于预压状态，可有效应对风机的动荷载，提高了整体稳定性和抗倾覆能力。
(4)风机基础设置了进人孔与内部容纳空腔，方便钢绞线的穿管、张拉、锚固和运维检修等操作避免了由顶部张拉导致的高空作业。
(5)本发明还针对混凝土塔筒底部压应力较大设计了钢格栅和高强灌浆方案，能有效避免高强灌浆的压剪、裂缝问题，满足平整度要求，施工方便快捷，连接紧固可靠。
附图说明
图1是本发明的俯视结构示意图；
图2是图1中A-A向剖面结构示意图；
图3是图2中A处的放大结构示意图；
图4是图2中C-C向剖面俯视结构示意图；
图5是图4中B处的放大结构示意图；
图6是是图2中D-D向剖面结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
如图1至6所示，一种用于风力发电机组塔筒的齿轮加强型中空风机基础结构，包括固定连接的中空风机基础1与混凝土塔筒2，所述中空风机基础1内设置有电缆管4；所述中空风机基础1的中墩向内凹陷形成容纳空腔14，所述容纳空腔14的顶部设置有顶板7，所述容纳空腔14的底部向外突出形成环向布置的多个凸齿状镂空结构15，相应地相邻两个所述镂空结构15之间形成向内突出的齿轮加强墩5；每个所述镂空结构15的顶部与所述中空风机基础1的顶面之间预设有预埋套管8，并通过钢绞线3穿过所述预埋套管8将所述中空风机基础1与混凝土塔筒2稳固连接。
所述中空风机基础1顶部与混凝土塔筒2接触区域开设凹槽13，所述凹槽13内设置加强结构，所述加强结构包括放置于所述凹槽13底部的钢筋11与调平螺栓12，和架设于所述调平螺栓12上方的钢格栅10，以及填充于所述凹槽13内部的高强灌浆料9。
进一步地，在另一个实施例中，多个所述镂空结构15以所述容纳空腔14的轴线为中心，向四周均匀扩散并呈环形布置。
进一步地，在另一个实施例中，所述钢绞线3的一端穿过所述预埋套管8并与设置于所述镂空结构15顶部的锚固端6固定连接，另一端穿过所述预埋套管8后插入混凝土塔筒2中并与混凝土塔筒2固定连接。在每个所述镂空结构15的顶部设置2个锚固端6，且锚固端6沿周向分布。这样可更好地将中空风机基础1顶部与混凝土塔筒2紧固连接。
进一步地，在另一个实施例中，所述凹槽13设置为环形凹槽，环形布置于所述中空风机基础1顶部与混凝土塔筒2的接触区域。所述预埋套管8穿过凹槽13，以使钢绞线3将中空风机基础1、凹槽内加强结构、以及混凝土塔筒2固接在一起，大大提高了整体稳定性和抗倾覆能力。
进一步地，在另一个实施例中，所述中空风机基础1的承台与底板设置为圆盘式或多边形筏板式，应用广泛，可适用山地，平原等各类地形。
进一步地，在另一个实施例中，所述中空风机基础1上预留有进人孔。风机基础设置了进人孔与内部容纳空腔，方便钢绞线的穿管、张拉、锚固和运维检修等操作避免了由顶部张拉导致的高空作业。
本发明的施工过程如下：
所述的齿轮加强型中空风机基础采用混凝土现浇方式施工，其混凝土强度等级在C30～C45之间，基坑开挖后先浇筑垫层，之后进行钢筋绑扎，搭设模板，并准确放置电缆管4和预埋套管8，随后进行混凝土基础的浇筑和养护。混凝土强度达设计要求后进行混凝土塔筒2吊装和钢绞线3穿管张拉等工作。齿轮加强墩5有效地增强了中空风机基础1上、下部的连接，优化了基础结构，减少了中空基础与传统基础存在的尺寸上不足，且有更好的抗倾覆能力。
所述的中空风机基础顶部浇筑时预留环形宽度约800mm的凹槽，混凝土拆模后在凹槽内放置钢筋11和若干调节螺栓12，将钢格栅10分片放置后调平达设计要求，再将钢格栅10取出，浇筑高强灌浆料振捣前再依次放入钢格栅10并进行调平，最后进行抹平成型。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的用于风力发电机组塔筒的齿轮加强型中空风机基础结构，并且能够产生本发明所记载的积极效果。
如无特殊说明，本发明中，若有术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”“向内”、“向外”、“环向”、“环形”、“轴向”、“径向”、“四周”等指示的方位或位置关系是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，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。
除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“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，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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中的具体含义。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.用于风力发电机组塔筒的齿轮加强型中空风机基础结构，包括固定连接的中空风机基础(1)与混凝土塔筒(2)，其特征在于：
所述中空风机基础(1)的中墩向内凹陷形成容纳空腔(14)，所述容纳空腔(14)的底部向外突出形成环向布置的多个凸齿状镂空结构(15)，相应地相邻两个所述镂空结构(15)之间形成向内突出的齿轮加强墩(5)；每个所述镂空结构(15)的顶部与所述中空风机基础(1)的顶面之间预设有预埋套管(8)，并通过钢绞线(3)穿过所述预埋套管(8)将所述中空风机基础(1)与混凝土塔筒(2)稳固连接；
所述中空风机基础(1)顶部与混凝土塔筒(2)接触区域开设凹槽(13)，所述凹槽(13)内设置加强结构，所述加强结构包括放置于所述凹槽(13)底部的钢筋(11)与调平螺栓(12)，和架设于所述调平螺栓(12)上方的钢格栅(10)，以及填充于所述凹槽(13)内部的高强灌浆料(9)；
多个所述镂空结构(15)以所述容纳空腔(14)的轴线为中心，向四周均匀扩散并呈环形布置；
所述钢绞线(3)的一端穿过所述预埋套管(8)并与设置于所述镂空结构(15)顶部的锚固端(6)固定连接。
2.根据权利要求1所述的用于风力发电机组塔筒的齿轮加强型中空风机基础结构，其特征在于：所述钢绞线(3)的另一端穿过所述预埋套管(8)后插入混凝土塔筒(2)中并与混凝土塔筒(2)固定连接。
3.根据权利要求1所述的用于风力发电机组塔筒的齿轮加强型中空风机基础结构，其特征在于：所述凹槽(13)设置为环形凹槽，环形布置于所述中空风机基础(1)顶部与混凝土塔筒(2)的接触区域。
4.根据权利要求1所述的用于风力发电机组塔筒的齿轮加强型中空风机基础结构，其特征在于：所述中空风机基础(1)的承台与底板设置为圆盘式或多边形筏板式。
5.根据权利要求1所述的用于风力发电机组塔筒的齿轮加强型中空风机基础结构，其特征在于：所述容纳空腔(14)的顶部设置有顶板(7)。
6.根据权利要求1所述的用于风力发电机组塔筒的齿轮加强型中空风机基础结构，其特征在于：所述中空风机基础(1)内设置有电缆管(4)。
7.根据权利要求1所述的用于风力发电机组塔筒的齿轮加强型中空风机基础结构，其特征在于：所述中空风机基础(1)上预留有进人孔。
8.根据权利要求1所述的用于风力发电机组塔筒的齿轮加强型中空风机基础结构，其特征在于：所述预埋套管(8)的上部设置于所述凹槽(13)内。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB03 Change of inventor or designer information
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Inventor after: Yu Huafeng

Inventor after: Peng Ziteng

Inventor after: Yuan Zhongshuai

Inventor after: Zhang Dongliang

Inventor after: Xue Junzhong

Inventor after: Huang Chunlin

Inventor after: Sun Xingjian

Inventor after: Li Tianhao

Inventor after: Wang Fei

Inventor after: Fu Chun

Inventor after: Chen Jinjun

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Inventor before: Huang Chunlin

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Inventor before: Chen Jinjun

GR01 Patent grant
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