风力发电塔基础环基础的倒装加固系统及其加固方法.pdf

本发明公开了一种风力发电塔基础环基础的塔筒倒装加固系统，它包括风机塔筒(1)和基础环基础(2)，基础环基础(2)包括混凝土基础(3)和基础环(4)，基础环(4)下端埋入混凝土基础(3)内，基础环(4)上端设有上法兰(5)，风机塔筒(1)下端设有风机塔筒底节下法兰(6)，风机塔筒底节下法兰(6)两侧焊有牛腿(7)，牛腿(7)下方有液压千斤顶(15)，上法兰(5)与风机塔筒底节下法兰(6)之间插入转接件顶板(8)，转接件顶板(8)通过钢支撑支承在混凝土基础(3)顶面；基础环(4)和风机塔筒(1)通过置换高强螺栓(9)连接。本发明可使基础环抗裂抗疲劳能力提高，可解决基础环基础因疲劳产生的开裂问题。

1.  一种风力发电塔基础环基础的塔筒倒装加固系统，其特征在于，该系统包括：风机塔筒(1)和基础环基础(2)，基础环基础(2)包括混凝土基础(3)和基础环(4)，基础环(4)下端埋入混凝土基础(3)内，基础环(4)的上端设有上法兰(5)，风机塔筒(1)下端设有风机塔筒底节下法兰(6)，风机塔筒底节下法兰(6)两侧焊接有牛腿(7)，牛腿(7)下方安装有液压千斤顶(15)，基础环(4)的上法兰(5)与风机塔筒(1)下端的风机塔筒底节下法兰(6)之间插入有转接件顶板(8)，转接件顶板(8)下方通过竖向钢支撑一(10)，钢支撑二(11)，钢支撑三(12)及支撑底板(13)支承在混凝土基础(3)顶面；置换高强螺栓(9)穿过基础环(4)上端的上法兰(5)、转接件顶板(8)和风机塔筒底节下法兰(6)，从而将基础环(4)和风机塔筒(1)连接。

2.  根据权利要求1所述的风力发电塔基础环基础的塔筒倒装加固系统，其特征在于，所述的转接件顶板(8)下方和基础环(4)的内外两侧安装有钢筋混凝土环梁(14)。

3.  根据权利要求1所述的风力发电塔基础环基础的塔筒倒装加固系统，其特征在于，所述的钢支撑一(10)和钢支撑二(11)各为12件，钢支撑一(10)和钢支撑二(11)底端位于支撑底板(13)上。

4.  一种风力发电塔基础环基础的塔筒倒装加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.采用统灌浆法修复基础环基础(2)的裂缝；
b.将风机塔筒(1)和基础环(4)的连接法兰在平面上沿径向均匀分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ六个加固区段：
拧松连接风机塔筒底节下法兰(6)和上法兰(5)之间的高强螺栓(16)，在对应Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ三个区段的风机塔筒底节下法兰(6)的两端和内外两侧分别焊接牛腿(7)，在每个牛腿(7)下方安装一个液压千斤顶(15)；
c.通过液压千斤顶(15)同步顶升风机塔筒(1)至一定高度后，拆卸Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ三个区段的风机塔筒底节下法兰(6)和上法兰(5)之间的高强螺栓(16)，然后在Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ三个区段的风机塔筒底节下法兰(6)下方插入三段转接件顶板(8)，然后用置换高强螺栓(9)穿过基础环(4)上端的上法兰(5)、转接件顶板(8)和风机塔筒底节下法兰(6)，然后在转接件顶板(8)下方安装竖向钢支撑一(10)；
d.拆除液压千斤顶(15)，拆卸Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ三个区段的风机塔筒底节下法兰(6)和上法兰(5)之间的高强螺栓(16)，在Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ三个区段的风机塔筒底节下法兰(6)下方插入三段转接件顶板(8)，然后用置换高强螺栓(9)穿过基础环(4)上端的上法兰(5)、转接件顶板(8)和风机塔筒底节下法兰(6)，然后在转接件顶板(8)下方安装竖向钢支撑二(11)；
e.在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ每个区段的转接件顶板(8)下方安装竖向钢支撑三(12)，然后间隔对称张拉置换高强螺栓(9)至一半的设计预拉力；
f.在转接件顶板(8)下方，基础环(4)的内外侧分别绑扎钢筋，支撑模板，浇筑混凝土，制得钢筋混凝土环梁(14)；
g.在混凝土强度达到设计值后，张拉置换高强螺栓(9)至设计预拉力，完成基础环(4)和风机塔筒(1)的重新连接，使基础环受拉，基础混凝土受压，实现风力发电塔基础环基础的加固。

5.  根据权利要求4所述的风力发电塔基础环基础的塔筒倒装加固方法，其特征在于，牛腿(7)共计12件。

风力发电塔基础环基础的倒装加固系统及其加固方法
技术领域
本发明属于风力发电塔基础加固技术领域，具体涉及到一种风力发电塔基础环基础的塔筒倒装加固系统及其加固方法。
背景技术
目前基础环基础在国内风电市场具有一定的占有率。然而，受到基础埋置深度的限制，基础环埋入基础过浅，连接处刚度突变，传力路径不连续，基础环侧向力提供的抗弯能力比较有限。在高周反复疲劳荷载作用下，基础易发生开裂破坏。目前现有的修复技术是直接对基础裂缝处灌浆，这种处理方法只能暂时解决开裂问题，在疲劳荷载下，集中的应力区依旧会在短期内再次生成裂缝。为此提出了一种能够从根本上解决基础环基础疲劳破坏的加固系统及其加固方法。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种风力发电塔基础环基础塔筒倒装加固系统及其加固方法，本发明可从根本上解决基础环基础因疲劳而产生开裂破坏的问题。
技术方案：为了实现以上目的，本发明采取的技术方案为：
一种风力发电塔基础环基础的塔筒倒装加固系统，该系统包括：风机塔筒和基础环基础，基础环基础包括混凝土基础和基础环，基础环下端埋入混凝土基础内，基础环的上端设有上法兰，风机塔筒下端设有风机塔筒底节下法兰，风机塔筒底节下法兰两侧焊接有牛腿，牛腿下方安装有液压千斤顶，基础环的上法兰与风机塔筒下端的风机塔筒底节下法兰之间插入有转接件顶板，转接件顶板下方通过竖向钢支撑一，钢支撑二，钢支撑三及支撑底板支承在混凝土基础顶面；置换高强螺栓穿过基础环上端的上法兰、转接件顶板和风机塔筒底节下法兰，从而将基础环和风机塔筒连接。
作为优选方案，以上所述的风力发电塔基础环基础的塔筒倒装加固系统，所述的转接件顶板下方和基础环的内外两侧安装有钢筋混凝土环梁。
作为优选方案，以上所述的风力发电塔基础环基础的塔筒倒装加固系统，所述的钢支撑一和钢支撑二各为12件，钢支撑一和钢支撑二底端位于支撑底板上。
本发明提供一种风力发电塔基础环基础的塔筒倒装加固方法，其包括以下步骤：
a.采用统灌浆法修复基础环基础的裂缝；
b.将风机塔筒和基础环的连接法兰在平面上沿径向均匀分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ六 个加固区段：
拧松连接风机塔筒底节下法兰和上法兰之间的高强螺栓，在对应Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ三个区段的风机塔筒底节下法兰的两端和内外两侧分别焊接牛腿，在每个牛腿下方安装一个液压千斤顶；
c.通过液压千斤顶同步顶升风机塔筒至一定高度后，拆卸Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ三个区段的风机塔筒底节下法兰和上法兰之间的高强螺栓，然后在Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ三个区段的风机塔筒底节下法兰下方插入三段转接件顶板，然后用置换高强螺栓穿过基础环上端的上法兰、转接件顶板和风机塔筒底节下法兰，然后在转接件顶板下方安装竖向钢支撑一；
d.拆除液压千斤顶，拆卸Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ三个区段的风机塔筒底节下法兰和上法兰之间的高强螺栓，在Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ三个区段的风机塔筒底节下法兰下方插入三段转接件顶板，然后用置换高强螺栓穿过基础环上端的上法兰、转接件顶板和风机塔筒底节下法兰，然后在转接件顶板下方安装竖向钢支撑二；
e.在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ每个区段的转接件顶板下方安装竖向钢支撑三，然后间隔对称张拉置换高强螺栓至一半的设计预拉力；
f.在转接件顶板下方，基础环的内外侧分别绑扎钢筋，支撑模板，浇筑混凝土，制得钢筋混凝土环梁；
g.在混凝土强度达到设计值后，张拉置换高强螺栓至设计预拉力，完成基础环和风机塔筒的重新连接，使基础环受拉，基础混凝土受压，实现风力发电塔基础环基础的加固。
作为优选方案，以上所述的风力发电塔基础环基础的塔筒倒装加固方法，牛腿共计12件。
本发明和现有技术相比具有以下有益效果：
1.本发明通过张拉置换高强螺栓，使基础环和风机塔筒底法兰脱离接触，改受弯为受拉，使转接件顶板受弯、钢支撑受压、钢筋混凝土环梁受压，使基础受到较大的压应力，抗裂能力大大提高。
2.当风机塔筒底节受到拉压交变疲劳作用T时，根据高强螺栓的工作原理，高强螺栓拉力变化幅值仅为T的1/3～1/4，经此系统加固后基础环的拉力变化值和高强螺栓的拉力变化值相同，相对原有结构内力幅减小到1/3～1/4，对基础环抗疲劳十分有利。
3.由于风机塔脚处的工作荷载为极限荷载的1/3～1/4，而经此加固系统加固后基础环的内力变化幅值减小为工作荷载的1/3～1/4，基础环在疲劳作用力下应力幅仅为极限强度的1/9～1/16，基本上小于抗拉强度，所以混凝土不会在反复荷载作用下张开和闭合，对基础混凝土的抗疲劳十分有利。
本发明各部件材料普通、构造简单、施工方便、对原结构损伤较小，从根本上解决基础环基础因疲劳而产生开裂的问题。
附图说明
图1为本发明提供的一种风力发电塔基础环基础的塔筒倒装加固系统的平面结构示意图；
图2为图1的A-A剖面图；
图3为加固前基础环基础结构剖面图；
图4为本发明加固第一过程，拧松原高强螺栓、焊接牛腿、安装千斤顶(Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ区段)的剖面图；
图5为本发明加固第二过程，顶升塔筒、拆卸原高强螺栓、插入转接钢板、安装置换螺栓及竖向钢支撑一(Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ区段)的剖面图；
图6为本发明加固第三过程，拆除千斤顶、拆卸原高强螺栓、插入转接钢板、安装置换螺栓及竖向钢支撑二(Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ区段)的剖面图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
如图1和图2所示，一种风力发电塔基础环基础的塔筒倒装加固系统，该系统包括：风机塔筒1和基础环基础2，基础环基础2包括混凝土基础3和基础环4，基础环4下端埋入混凝土基础3内，基础环4的上端设有上法兰5，风机塔筒1下端设有风机塔筒底节下法兰6，风机塔筒底节下法兰6两侧焊接有牛腿7，牛腿7下方安装有液压千斤顶15，基础环4的上法兰5与风机塔筒1下端的风机塔筒底节下法兰6之间插入有转接件顶板8，转接件顶板8下方通过竖向钢支撑一10，钢支撑二11，钢支撑三12及支撑底板13支承在混凝土基础3顶面；置换高强螺栓9穿过基础环4上端的上法兰5、转接件顶板8和风机塔筒底节下法兰6，从而将基础环4和风机塔筒1连接。
以上所述的风力发电塔基础环基础的塔筒倒装加固系统，所述的转接件顶板8下方和基础环4的内外两侧安装有钢筋混凝土环梁14。
以上所述的风力发电塔基础环基础的塔筒倒装加固系统，所述的钢支撑一10和钢支撑二11各为12件，钢支撑一10和钢支撑二11底端位于支撑底板13上。
实施例2
如图3至图6所示，一种风力发电塔基础环基础的塔筒倒装加固方法，包括以下步骤：
a.采用统灌浆法修复基础环基础2的裂缝；
b.将风机塔筒1和基础环4的连接法兰在平面上沿径向均匀分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ六个加固区段：
拧松连接风机塔筒底节下法兰6和上法兰5之间的高强螺栓16，在对应Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ三个区段的风机塔筒底节下法兰6的两端和内外两侧分别焊接牛腿7，在每个牛腿7下方安装一个液压千斤顶15；
c.通过液压千斤顶15同步顶升风机塔筒1至一定高度后，拆卸Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ三个区段的风机塔筒底节下法兰6和上法兰5之间的高强螺栓16，然后在Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ三个区段的风机塔筒底节下法兰6下方插入三段转接件顶板8，然后用置换高强螺栓9穿过基础环4上端的上法兰5、转接件顶板8和风机塔筒底节下法兰6，然后在转接件顶板8下方安装竖向钢支撑一10；
d.拆除液压千斤顶15，拆卸Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ三个区段的风机塔筒底节下法兰6和上法兰5之间的高强螺栓16，在Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ三个区段的风机塔筒底节下法兰6下方插入三段转接件顶板8，然后用置换高强螺栓9穿过基础环4上端的上法兰5、转接件顶板8和风机塔筒底节下法兰6，然后在转接件顶板8下方安装竖向钢支撑二11；
e.在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ每个区段的转接件顶板8下方安装竖向钢支撑三12，然后间隔对称张拉置换高强螺栓9至一半的设计预拉力；
f.在转接件顶板8下方，基础环4的内外侧分别绑扎钢筋，支撑模板，浇筑混凝土，制得钢筋混凝土环梁14；
g.在混凝土强度达到设计值后，张拉置换高强螺栓9至设计预拉力，完成基础环4和风机塔筒1的重新连接，使基础环受拉，基础混凝土受压，实现风力发电塔基础环基础的加固。
以上所述的风力发电塔基础环基础的塔筒倒装加固方法，牛腿(7)共计12件。
本发明通过张拉置换高强螺栓9，使基础环4受拉、转接件顶板8受弯、钢支撑一10，钢支撑二11和钢支撑钢支撑三12受压、钢筋混凝土环梁14受压，使基础受到较大的压应力，抗裂能力大大提高；使基础环4的拉力变化幅减小到原结构的1/3～1/4，极限强度的1/9～1/16，对基础环4和基础混凝土的抗疲劳十分有利，可以从根本上解决基础环基础因疲劳而产生开裂的问题。取得了非常好的技术效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。