CN211873073U - 风机塔筒全预应力锚索基础 - Google Patents

Abstract

本实用新型保护一种风机塔筒全预应力锚索基础，具有基础，其包括基础顶面、基础侧面、底板上表面及底板下表面，其中，基础顶面上围绕其圆心从外向内设有相互对应沿环形均匀分布的多个顶面上层锚索孔及顶面下层锚索孔，基础侧面上沿上部圆周设有与顶面上层锚索孔相对应的多个侧面上层锚索孔，沿下部圆周设有与顶面下层锚索孔对应的多个侧面上层锚索孔。顶面上层锚索孔与侧面上层锚索孔之间设有上层预应力锚索机构；顶面下层锚索孔与侧面下层锚索孔之间设有下层预应力锚索机构。通过实现塔筒基础的全预应力，有效避免基础开裂，避免风机荷载引起的疲劳破坏，增加了基础的耐久性和可靠性。

Description

风机塔筒全预应力锚索基础

技术领域

本实用新型涉及风力发电领域，具体指一种新型风机塔筒的预应力锚索基础。

背景技术

随着世界能源开发利用规模不断增大，新能源开发利用持续快速发展，其中风力发电已成为重要的能源开发方式得到广泛的利用。风力发电中重要的设施风机塔筒与安装基础的连接固定也成为在不同地域环境架设风力设施的关键问题。目前，风机塔筒与基础之间的连接包含较为常见的方式为基础环以及锚栓笼方式，此两种方式具有如下特点及问题。

首先，基础环是预埋在基础混凝土内部的钢制部分，是基础和风机塔筒连接的过渡构件，对于基础连接起关键作用，常见形式如图1所示。其中，上部风叶、塔筒结构所受风载及本身自重通过基础环传递至基础，上部荷载在基础顶面体现为如图1中所示巨大的弯矩、扭矩及水平力和竖向力。基于上述机构及受力情况风机目前会存在因基础环锚固失效造成基础在基础环底法兰附近及与基础环交接上表面附近的应力集中引起的局压破坏。

再有，如图2所示用锚栓笼替代了基础环型式结构，其由上锚板、下锚板及锚栓等组成。由于对锚栓施加预应力，混凝土基础始终处于受压状态，从而避免了应力集中，避免了基础环两侧刚度突变引起的混凝土应力集中而产生破坏的情况。然而，目前锚栓笼采购价格较贵，加工工期较长，应用过程中存在锚栓生产质量问题，多因锚栓杆体氢脆、裂纹、内部缺陷等问题导致发生风机塔筒基础连接结构断裂，造成设备严重损坏，而且现有的基础形式更换锚栓极为困难，给工程的后期维护造成很大困扰。

为解决上述技术问题需要创新的提出一种风机塔筒全预应力锚索基础，通过实现塔筒基础的全预应力，有效避免基础开裂，避免风机荷载引起的疲劳破坏，增加了基础的耐久性和可靠性。并且可以实现在不破坏现有基础结构情况下，很方便的更换锚索，从而利于维护、节省施工量、提升经济效益。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题即在提供一种风机塔筒全预应力锚索基础。

本实用新型所采用的技术手段如下所述。

本实用新型提供了一种风机塔筒全预应力锚索基础, 具有基础，其包括基础顶面、基础侧面、底板上表面及底板下表面，其特征在于，上述基础顶面上围绕其圆心从外向内设有相互对应沿环形均匀分布的多个顶面上层锚索孔及顶面下层锚索孔，上述基础侧面上沿上部圆周设有与上述顶面上层锚索孔相对应的多个侧面上层锚索孔，上述基础侧面上沿下部圆周设有与所述顶面下层锚索孔相对应的多个侧面下层锚索孔。

上述顶面上层锚索孔与上述侧面上层锚索孔之间设有上层预应力锚索机构。上述顶面下层锚索孔与上述侧面下层锚索孔之间设有下层预应力锚索机构。

其中，上述上层预应力锚索机构与上述下层预应力锚索机构上均设有至少一个转角部，上述转角部处设有转向部件。上述转向部件具有转向支托及转向环，其中，上述转向环连接于上述转向支托的上部。

其中，上述上层预应力锚索机构及上述下层预应力锚索机构均包括外部通道及内部穿入的至少一根预应力锚索。

其中上述风机塔筒全预应力锚索基础进一步具有如下特点。

进一步的上述一个上层预应力锚索机构包含从上述顶面上层锚索孔竖直向下延伸的上层竖直锚索部以及从上述侧面上层锚索孔沿与上述底板上表面平行方向向上延伸的上层平行锚索部；上述上层竖直锚索部下端与上述上层平行锚索部向上倾斜端相互连接并形成一个上述转角部，上述转角部处设有上述转向部件。

进一步的上述一个下层预应力锚索机构包含从上述顶面下层锚索孔竖直向下延伸的下层竖直锚索部、从上述侧面下层锚索孔沿与上述底板下表面平行方向向内延伸的下层平行锚索部以及下层过渡锚索部。其中，上述下层竖直锚索部的下端与上述下层过渡锚索部的向上倾斜端连接形成一个上述转角部，上述转角部处设有上述转向部件。上述下层过渡锚索部的向下倾斜端与上述下层平行锚索部的内端形成一个转角部，上述转角部处设有上述转向部件。

进一步的上述下层过渡锚索部的长度为2m。

进一步的上述上层预应力锚索机构及上述下层预应力锚索机构的外部通道为波纹管或PVC管构成。

进一步的上述顶面上层锚索孔所在圆周的直径为4430mm～4530 mm。上述顶面下层锚索孔所在圆周的直径为4030～4130 mm。上述顶面上层锚索孔及上述顶面下层锚索孔的孔径为24mm~32mm。上述顶面上层锚索孔及上述顶面下层锚索孔的个数为60~80个。

进一步的上述转向环为直径为4450mm、4750mm、7575 mm，且壁厚为8~12mm的钢环。

进一步的上述上层预应力锚索机构及上述下层预应力锚索机构的位于上述基础顶面一端的固定锚具对应位置分别设有定型模板。

进一步的上述上层预应力锚索机构及上述下层预应力锚索机构的位于上述基础侧面的一端设有异形锚具。

进一步的上述上层预应力锚索机构及上述下层预应力锚索机构的通道内部穿入的预应力锚索为直径为10 .8mm、12 .9mm、9 .5mm、 12 .7mm、15 .2mm、17 .8mm、21.6mm的其中一种钢绞线。上述上层预应力锚索机构及上述下层预应力锚索机构的通道内部穿入的预应力锚索数量为2~4根。

本实用新型所产生的有益效果如下。

本实用新型创新的提出一种风机塔筒全预应力锚索基础，实现了塔筒基础的全预应力，有效避免基础开裂，避免风机荷载引起的疲劳破坏，增加了基础的耐久性和可靠性，其进一步还包含如下有益效果。

1.由于风机塔筒全预应力锚索基础没有刚度突变，从而有效避免了局部应力集中问题。

2.预应力锚索为现市场常用产品，采购方便，与锚栓笼和基础环相比可有效降低采购和加工等待期，整体上推进工程进度。

3.预应力锚索造价较锚栓和基础环均可大幅降低，从而降低基础综合造价。

4.预应力锚索作为市场常见产品，材质可靠度较锚栓笼更为提高，有效提升风机塔筒基础的可靠性。

5.风机塔筒全预应力锚索基础的锚索布置方案可与风机基础的配筋相匹配，方便布筋，并降低配筋量，进一步降低基础综合造价。

6.通过不同实施例结构可以实现锚索灵活更换，增加了基础的耐久性和可靠性。

附图说明

图1为现有风机塔筒基础环连接结构示意图。

图2为现有风机塔筒锚栓笼连接结构示意图。

图3为本实用新型风机塔筒全预应力锚索基础的实施例一结构剖面示意图。

图4为本实用新型风机塔筒全预应力锚索基础的实施例二结构剖面示意图。

图5为本实用新型风机塔筒全预应力锚索基础的上层预应力锚索布置示意图。

图6为本实用新型风机塔筒全预应力锚索基础的下层预应力锚索布置示意图。

图7为本实用新型风机塔筒全预应力锚索基础的转向环结构示意图。

图8为本实用新型风机塔筒全预应力锚索基础的定型模板结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对依据本实用新型提出的一种风机塔筒全预应力锚索基础，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

如图3、及图4所示表示本本实用新型风机塔筒全预应力锚索基础的两个实施例中具有相同的基本结构，具体为，从图中可见，具有基础100，其包括基础顶面101、基础侧面102、底板上表面103及底板下表面104。其中，该基础顶面101上围绕其圆心从外向内设有相互对应沿环形均匀分布的多个顶面上层锚索孔1011及顶面下层锚索孔1012。该基础侧面102上沿上部圆周设有与所述顶面上层锚索孔1011相对应的多个侧面上层锚索孔1021。该基础侧面102上沿下部圆周设有与所述顶面下层锚索孔1012相对应的多个侧面下层锚索孔1022。该顶面上层锚索孔1011与该侧面上层锚索孔1021之间设有上层预应力锚索机构10。该顶面下层锚索孔1012与该侧面下层锚索孔1022之间设有下层预应力锚索机构20。其中，该上层预应力锚索机构10与该下层预应力锚索机构20上均设有至少一个转角部30，该转角部30处设有转向部件40。该转向部件40具有转向支托41及转向环42，其中，该转向环连接于该转向支托41的上部；其中，该上层预应力锚索机构10及该下层预应力锚索机构20均包括外部通道及内部穿入的至少一根预应力锚索。以上预应力锚索基础结构，利用预应力锚索通过转向环42和异形锚具60的配合实现转向，锚索在转向环42处的合力指向转向环圆心，即预应力锚索和转向环42实现自内力平衡，以防止预应力锚索在变向处的合力造成基础开裂，避免疲劳破坏，增加基础耐久性，实现增加塔筒锚固可靠性和降低造价。

基于以上基础结构，如图3所示的实施例一中的上述上层预应力锚索机构10及上述下层预应力锚索机构20的外部通道为PVC管构成。 PVC管表面光滑，方便抽出；PVC管在中段可以灌浆料对锚索进行锚固，锚索基础中增加了锚固段，锚索受力更均匀，固定效果更佳。其具体采取如下实施方式及步骤。

1.根据施工中不同的受力情况，在基础顶面101上围绕其圆心从外向内布置相互对应沿环形均匀分布的多个顶面上层锚索孔1011及顶面下层锚索孔1012。同时在基础侧面102上沿上部圆周布置与顶面上层锚索孔1011相对应的多个侧面上层锚索孔1021。在所述基础侧面102上沿下部圆周布置与顶面下层锚索孔1012相对应的多个侧面下层锚索孔1022。其中，上述顶面上层锚索孔1011所在圆周的直径可为4430mm～4530 mm。上述顶面下层锚索孔1012所在圆周的直径可为4030～4130 mm。上述顶面上层锚索孔1011及上述顶面下层锚索孔1012的孔径为24mm~32mm。上述顶面上层锚索孔1011及上述顶面下层锚索孔1012的个数为60~80个。

2. 架设布置基础钢筋笼，并在钢筋笼或垫层上每层沿圆周布置四个转向支托41。具体布置位置为在从上述顶面上层锚索孔1011竖直向下延伸的上层竖直锚索部11下端与从上述侧面上层锚索孔1021沿与底板上表面103平行方向向上延伸的上层平行锚索部12向上倾斜端相互连接所形成的转角部30位置上每层布置四个转向支托41。同时在从上述顶面下层锚索孔1012竖直向下延伸的下层竖直锚索部21的下端与下层过渡锚索部22向上倾斜端连接形成的一个转角部30位置上每层布置四个转向支托41。然后在上述下层过渡锚索部22的向下倾斜端与从上述侧面下层锚索孔1022沿与上述底板下表面104平行方向向内延伸的下层平行锚索部23的内端形成的一个转角部30位置上每层布置四个转向支托41。其中，为避免下层预应力锚索机构20只做一次转向时总角度为90°，以至于转向承载力降低并且施工不方便，故而追加了上述下层过渡锚索部22，形成了两次转向，从而提升了承载力。其中，优选的上述下层过渡锚索部22的长度为2m。

3. 在每层的转向支托41上布置转向环42，其中，单个转向环（如图7所示）可为由φ219*8～φ230*10的Q235B、Q345B钢管（规格型号根据受力选择）加工的直径为4450mm、4750mm、7575 mm的钢环（钢环直径可根据具体的风机塔筒底板锚索孔位置确定）。

4. 按照图3中的上层预应力锚索机构10及下层预应力锚索机构20的方向沿圆周分别布置PVC管构成预应力锚索的外部通道（如图5、6所示的上层及下层预应力锚索分布示意图所示），其中，布置的PVC管直径可为60mm～80mm，可就近以铁丝绑扎固定于钢筋笼上。

5. 在上述上层预应力锚索机构10及上述下层预应力锚索机构20的位于基础顶面101一端的固定锚具对应位置分别埋置定型模板50（结构如图8所示），其中定型模板50的尺寸按照灌浆料设计尺寸定制。

6. 架设基础模板，进行基础浇筑。基础强度形成初期（3-7d )，将步骤4中预埋的PVC管抽出，形成预留孔（PVC管表面光滑，方便抽出）。当基础强度达到设计值，拆除模板，移除定型模板50。

7. 对步骤6中形成的预留锚孔进行清孔并复检后将预应力锚索穿过预留孔，锚索在两端留够长度后截断。其中，每个预留孔中穿入的预应力锚索为直径可为10 .8mm、12.9mm、9 .5mm、 12 .7mm、15 .2mm、17 .8mm、21.6mm的其中一种钢绞线，穿入的预应力锚索数量可为2~4根。

8.采用高强灌浆料灌孔注浆，按图3中所示的锚索通道的各个中段的注浆位置70处充盈注满浆料对于锚索进行锚固。因锚索基础中增加了锚固段，锚索受力更均匀，固定效果更佳。

9.安装风机底部塔筒，在定型模板50移除后的留槽中灌注高强灌浆料固定风机塔筒底法兰及底部异形锚具60。灌孔注浆及留槽灌浆强度达到设计值（不低于C80）后，按照规程执行锚索的张拉，达到设计张拉值后以锚具锁定。

10.以低标号水泥砂浆对底部外露锚具进行包裹以封闭保护。

基于上述基础结构，如图4所示的实施例二中的上述上层预应力锚索机构10及上述下层预应力锚索机构20的外部通道为波纹管构成。波纹管的表面光滑，波纹管内孔道除了锚索，完全中空，孔道内对锚索完全无阻力，方便后期维护时对于锚索的抽出更换。具体采取如下实施方式及步骤。

1.根据施工中不同的受力情况，在基础顶面101上围绕其圆心从外向内布置相互对应沿环形均匀分布的多个顶面上层锚索孔1011及顶面下层锚索孔1012。同时在基础侧面102上沿上部圆周布置与顶面上层锚索孔1011相对应的多个侧面上层锚索孔1021。在所述基础侧面102上沿下部圆周布置与顶面下层锚索孔1012相对应的多个侧面下层锚索孔1022。其中，上述顶面上层锚索孔1011所在圆周的直径可为4430mm～4530 mm。上述顶面下层锚索孔1012所在圆周的直径可为4030～4130 mm。上述顶面上层锚索孔1011及上述顶面下层锚索孔1012的孔径为24mm~32mm。上述顶面上层锚索孔1011及上述顶面下层锚索孔1012的个数为60~80个。

2. 架设布置基础钢筋笼，并在钢筋笼或垫层上每层沿圆周布置四个转向支托41。具体布置位置为在从上述顶面上层锚索孔1011竖直向下延伸的上层竖直锚索部11下端与从上述侧面上层锚索孔1021沿与底板上表面103平行方向向上延伸的上层平行锚索部12向上倾斜端相互连接所形成的转角部30位置上每层布置四个转向支托41。同时在从上述顶面下层锚索孔1012竖直向下延伸的下层竖直锚索部21的下端与下层过渡锚索部（22）向上倾斜端连接形成的一个转角部30位置上每层布置四个转向支托41。然后在上述下层过渡锚索部22的向下倾斜端与从上述侧面下层锚索孔1022沿与上述底板下表面104平行方向向内延伸的下层平行锚索部23的内端形成的一个转角部30位置上每层布置四个转向支托41。其中，为避免下层预应力锚索机构只做一次转向时总角度为90°，以至于转向承载力降低并且施工不方便，故而追加了上述下层过渡锚索部22，形成了两次转向，从而提升了承载力。其中，优选的上述下层过渡锚索部22的长度为2m。

3. 在每层的转向支托41上布置转向环42，其中，单个转向环（如图7所示）可为由φ219*8～φ230*10的Q235B、Q345B钢管（规格型号根据受力选择）加工的直径为4450mm、4750mm、7575 mm的钢环（钢环直径根据具体的风机塔筒底板锚索孔位置确定）。

4. 按照图4中的上层预应力锚索机构10及下层预应力锚索机构20的的方向沿圆周分别布置波纹管构成预应力锚索的外部通道（如图5、6所示的上层及下层预应力锚索分布示意图所示），其中，布置的波纹管直径可为60mm～80mm，可就近以铁丝绑扎固定于钢筋笼上。

5. 在上述上层预应力锚索机构10及上述下层预应力锚索机构20的位于基础顶面101一端的固定锚具对应位置分别埋置定型模板50（结构如图8所示），其中定型模板50尺寸按照灌浆料设计尺寸定制。

6．架设基础模板，进行基础浇筑。基础强度达到设计值，拆除模板，移除定型模板50。

7. 将预应力锚索穿过波纹管通道，两端留够长度后截断。其中，每个波纹管通道中穿入的预应力锚索为直径可为10 .8mm、12 .9mm、9 .5mm、 12 .7mm、15 .2mm、17 .8mm、21.6mm的其中一种钢绞线，穿入的预应力锚索数量可为2~4根。

8.安装风机底部塔筒，在定型模板移除后留槽中灌注高强灌浆料固定风机塔筒底法兰及底部的异形锚具60。灌浆强度达到设计值（不低于C80）后，按照规程执行锚索的张拉，达到设计张拉值后以锚具锁定。

10.以低标号水泥砂浆对底部外露锚具进行包裹以封闭保护。

11.后期维护有需要时，拆除两端锚具，更换锚索后即可重新进行锚定，再次对风机基础实现全预压力。

上述两实施例的主要区别在于实施例一采用PVC管作为锚索预留孔通道，实施例则采用波纹管作为锚索穿入通道。在实际施工中，因预期目标不同，实施步骤有区别，养护时间有区别，采用波纹管道的可更换锚索并且基础孔道内无需灌浆锚固，养护时间短，后期可方便的更换锚索，维修简单、节省开支。采用PVC管孔道内进行了灌浆锚固，受力均匀，施工时张拉易于实现。可以根据实际情况选用更加适合的实施方案，用以实现更为优化的工程效果。

如上所述本实用新型所述的风机塔筒全预应力锚索基础，通过实现塔筒基础的全预应力，有效避免基础开裂，避免风机荷载引起的疲劳破坏，增加了基础的耐久性和可靠性。并且可以实现在不破坏现有基础结构情况下，很方便的更换锚索，从而利于维护、节省施工量，提升了经济效益。

Claims (10)

1.风机塔筒全预应力锚索基础，具有基础(100)，其包括基础顶面(101)、基础侧面(102)、底板上表面(103)及底板下表面(104)，其特征在于，所述基础顶面(101)上围绕其圆心从外向内设有相互对应沿环形均匀分布的多个顶面上层锚索孔(1011)及顶面下层锚索孔(1012)，所述基础侧面(102)上沿上部圆周设有与所述顶面上层锚索孔(1011)相对应的多个侧面上层锚索孔(1021)，所述基础侧面(102)上沿下部圆周设有与所述顶面下层锚索孔(1012)相对应的多个侧面下层锚索孔(1022)；

所述顶面上层锚索孔(1011)与所述侧面上层锚索孔(1021)之间设有上层预应力锚索机构(10)；所述顶面下层锚索孔(1012)与所述侧面下层锚索孔(1022)之间设有下层预应力锚索机构(20)；

其中，所述上层预应力锚索机构(10)与所述下层预应力锚索机构(20)上均设有至少一个转角部(30)，所述转角部(30)处设有转向部件(40)；所述转向部件(40)具有转向支托(41)及转向环(42)，其中，所述转向环(42)连接于所述转向支托(41)的上部；

其中，所述上层预应力锚索机构(10)及所述下层预应力锚索机构(20)均包括外部通道及内部穿入的至少一根预应力锚索。

2.如权利要求1所述的风机塔筒全预应力锚索基础，其特征在于，所述一个上层预应力锚索机构(10)包含从所述顶面上层锚索孔(1011)竖直向下延伸的上层竖直锚索部(11)以及从所述侧面上层锚索孔(1021)沿与所述底板上表面(103)平行方向向上延伸的上层平行锚索部(12)；

所述上层竖直锚索部(11)下端与所述上层平行锚索部(12)向上倾斜端相互连接并形成一个所述转角部(30)，所述转角部(30)处设有所述转向部件(40)。

3.如权利要求1所述的风机塔筒全预应力锚索基础，其特征在于，所述一个下层预应力锚索机构(20)包含从所述顶面下层锚索孔(1012)竖直向下延伸的下层竖直锚索部(21)、从所述侧面下层锚索孔(1022)沿与所述底板下表面(104)平行方向向内延伸的下层平行锚索部(23)以及下层过渡锚索部(22)；

其中，所述下层竖直锚索部(21)的下端与所述下层过渡锚索部(22)的向上倾斜端连接形成一个所述转角部(30)，所述转角部(30)处设有所述转向部件(40)；

所述下层过渡锚索部(22)的向下倾斜端与所述下层平行锚索部(23)的内端形成一个转角部(30)，所述转角部(30)处设有所述转向部件(40)。

4.如权利要求3所述的风机塔筒全预应力锚索基础，其特征在于，所述下层过渡锚索部(22)的长度为2m。

5.如权利要求1或2或3所述的风机塔筒全预应力锚索基础，其特征在于，所述上层预应力锚索机构(10)及所述下层预应力锚索机构(20)的外部通道为波纹管或PVC管构成。

6.如权利要求1或2或3所述的风机塔筒全预应力锚索基础，其特征在于，所述顶面上层锚索孔(1011)所在圆周的直径为4430mm～4530mm，所述顶面下层锚索孔(1012)所在圆周的直径为4030～4130mm；

所述顶面上层锚索孔(1011)及所述顶面下层锚索孔(1012)的孔径为24mm～32mm；

所述顶面上层锚索孔(1011)及所述顶面下层锚索孔(1012)的个数为60～80个。

7.如权利要求1或2或3所述的风机塔筒全预应力锚索基础，其特征在于，所述转向环(42)为直径为4450mm、4750mm、7575mm，且壁厚为8～12mm的钢环。

8.如权利要求1或2或3所述的风机塔筒全预应力锚索基础，其特征在于，所述上层预应力锚索机构(10)及所述下层预应力锚索机构(20)的位于所述基础顶面(101)一端的固定锚具对应位置分别设有定型模板(50)。

9.如权利要求1或2或3所述的风机塔筒全预应力锚索基础，其特征在于，所述上层预应力锚索机构(10)及所述下层预应力锚索机构(20)的位于所述基础侧面(102)的一端设有异形锚具(60)。

10.如权利要求1或2或3所述的风机塔筒全预应力锚索基础，其特征在于，所述上层预应力锚索机构(10)及所述下层预应力锚索机构(20)的通道内部穿入的预应力锚索为直径为10.8mm、12.9mm、9.5mm、12.7mm、15.2mm、17.8mm、21.6mm的其中一种钢绞线；

所述上层预应力锚索机构(10)及所述下层预应力锚索机构(20)的通道内部穿入的预应力锚索数量为2～4根。

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