光伏發(fā)電站中檁條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

胡速波

摘 要：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，太陽(yáng)能作為一種綠色能源得到了更多的利用，光伏發(fā)電站的建設(shè)也在不斷增多，但是目前對(duì)于相關(guān)項(xiàng)目的研究工作較少，相關(guān)細(xì)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)案例也較少，因此需要對(duì)光伏項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行更加深入的研究工作。本文對(duì)光伏發(fā)電站中檁條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行相應(yīng)的分析，并結(jié)合實(shí)際工程實(shí)例對(duì)項(xiàng)目中檁條的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電站 檁條 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1引言

近年來，光伏發(fā)電站的項(xiàng)目不斷增多，通過對(duì)太陽(yáng)能資源的有效利用，能夠最大限度的減少煤炭資源的利用，同時(shí)能夠在很大程度上降低環(huán)境的污染。在整個(gè)工程項(xiàng)目中，檁條的用量也較大，因此對(duì)于檁條種類和受力方面的設(shè)計(jì)工作則變得尤為重要。為了能夠確保相關(guān)工程的整體質(zhì)量，使得光伏發(fā)電項(xiàng)目能夠得到最佳的使用效果，需要對(duì)檁條結(jié)構(gòu)各方面的設(shè)計(jì)工作嚴(yán)格的把控，確保其能夠滿足相關(guān)的要求。

2檁條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1荷載情況

在進(jìn)行檁條受力分析時(shí)，最先要知道其多承受的荷載情況。其中恒載中主要包含了料等的自重還有檁條自身的重量。活荷載則是根據(jù)相關(guān)的規(guī)范進(jìn)行相應(yīng)的選擇；根據(jù)項(xiàng)目所在區(qū)域進(jìn)行雪荷載大小的選擇，在這要注意的是，其與活荷載取其中較大的一個(gè)來進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，而不是進(jìn)行疊加進(jìn)行計(jì)算的。

2.2檁條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）檁條強(qiáng)度計(jì)算

在進(jìn)行相關(guān)檁條強(qiáng)度的具體計(jì)算中，要按照相關(guān)規(guī)范中的具體公式進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，相應(yīng)的計(jì)算公式為：

在上式中， 表示檁條相關(guān)截面的對(duì)于x軸來說的彎矩，相應(yīng)的 則是表示檁條相關(guān)截面的對(duì)于y軸的彎矩；在檁條材料選用冷彎的薄壁型鋼時(shí)， 則是表示檁條相應(yīng)截面關(guān)于于x軸的有效截面模量，相應(yīng)的 則是其相對(duì)于y軸來定義的；如果其材料選用的是熱軋型鋼，這兩個(gè)則是表示相對(duì)于x軸和y軸的凈截面模量。這些數(shù)值的具有選用則需要根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算取值。

（2）檁條結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計(jì)算

檁條結(jié)構(gòu)承擔(dān)風(fēng)荷載的話，其相關(guān)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性則要按照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的計(jì)算公式進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。其計(jì)算公式為：

在上式中， 表示檁條相關(guān)截面的對(duì)于x軸來說的彎矩，相應(yīng)的 則是表示檁條相關(guān)截面的對(duì)于y軸的彎矩；在檁條材料選用冷彎的薄壁型鋼時(shí)， 則是表示檁條相應(yīng)截面關(guān)于于x軸的毛截面模量，相應(yīng)的 則是其相對(duì)于y軸來定義的；如果其材料選用的是熱軋型鋼，這兩個(gè)則是表示相對(duì)于x軸和y軸的毛截面模量。 所代表的是相關(guān)梁結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性系數(shù)，其值的選取要根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行相應(yīng)的選擇。

（3）檁條結(jié)構(gòu)的撓度計(jì)算

在進(jìn)行相關(guān)檁條結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，通常只是對(duì)其垂直于光伏板方向的檁條撓度進(jìn)行一定的驗(yàn)算，保證其計(jì)算結(jié)果在相關(guān)規(guī)定規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。

在對(duì)單跨的簡(jiǎn)支檁條進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算時(shí)，所采用的公式為：

在上式中， 則是表示荷載沿光伏板行垂直方向上分布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)值，單位為 ；其中 則是結(jié)構(gòu)截面對(duì)于x軸的慣性矩。

如果檁條結(jié)構(gòu)是兩跨連續(xù)設(shè)計(jì)的，對(duì)其相關(guān)的跨中的撓度大小進(jìn)行計(jì)算的公式則為：

如果是選用的三跨連續(xù)的，納悶對(duì)于整個(gè)檁條結(jié)構(gòu)的撓度計(jì)算，則選用對(duì)其邊跨以及中間跨部分進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，相應(yīng)的規(guī)范規(guī)定的計(jì)算公式分別為：

針對(duì)上述幾種情況的驗(yàn)算，如果不能夠滿足相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范要求，則需要正對(duì)性的進(jìn)行加強(qiáng)。在對(duì)設(shè)計(jì)的檁條結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)的強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，如果不能滿足公式要求，則需要采取相應(yīng)的措施進(jìn)行增大其強(qiáng)度，比如是增大相關(guān)截面的面積，再就是可以選用更加高強(qiáng)的檁條材料。

檁條結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不能達(dá)到相關(guān)公式的計(jì)算值時(shí)，則可以對(duì)相關(guān)的檁條結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置相應(yīng)的拉條結(jié)構(gòu)，通常情況下，對(duì)于拉條結(jié)構(gòu)的設(shè)置，為了能夠最大限度的發(fā)揮其功效，一般將其設(shè)置的位置一般是在檁條的翼緣1/3的腹板的高度之內(nèi)。如果有風(fēng)吸力的存在，會(huì)導(dǎo)致相關(guān)檁條結(jié)構(gòu)的下部翼緣收到壓力的作用，因此相應(yīng)的拉條的設(shè)置位置這應(yīng)該盡量的布置在檁條的上下翼緣的位置處，從而能夠達(dá)到最好的加固效果。

通過撓度計(jì)算公式可以看出，如果設(shè)計(jì)的檁條結(jié)構(gòu)不能夠滿足最小撓度的要求，則可以通過改變其截面的尺寸來進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，也就是將檁條截面的慣性矩進(jìn)行相應(yīng)的增大，從而提高了分母的數(shù)值，使得最終的計(jì)算結(jié)果能夠滿足規(guī)范規(guī)定的最大限值。

3工程實(shí)例

3.1項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目為沛縣蘇新二期2.7MW光伏項(xiàng)目，本工程位于江蘇省徐州市沛縣。項(xiàng)目工程是一座2.7MW農(nóng)光互補(bǔ)形式的光伏發(fā)電站，整個(gè)的光伏發(fā)電站項(xiàng)目主要包括了光伏支架、逆變器基礎(chǔ)1臺(tái)、箱變基礎(chǔ)2臺(tái)、場(chǎng)區(qū)道路、圍欄等部分，項(xiàng)目的總占地面積約為3.2萬平方米，工程的總造價(jià)約為2900萬元。本項(xiàng)目作為徐州市沛縣的2017年大型投資項(xiàng)目，完工后的項(xiàng)目年發(fā)電量能夠達(dá)到300萬度，每年可節(jié)約標(biāo)煤約為860噸，能夠減輕排放二氧化碳量為2300噸；本項(xiàng)目將光伏發(fā)電和農(nóng)業(yè)種植進(jìn)行相互的結(jié)合，在不改變?cè)型恋匦再|(zhì)的前提下，實(shí)現(xiàn)了上方能夠進(jìn)行清潔發(fā)電，并在下方的土地上發(fā)展更加高效的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物，從而實(shí)現(xiàn)了“農(nóng)光互補(bǔ)”的發(fā)展模式，將現(xiàn)有土地進(jìn)行綜合的開發(fā)利用，從而最大限度的增加了原有土地的收益。

3.2相關(guān)設(shè)計(jì)方案

本項(xiàng)目在進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)工作中，遇到的主要難點(diǎn)之一是在確定檁條的長(zhǎng)度時(shí)，需要進(jìn)行考慮的因素較多，一方面要考慮盡量減少檁條的長(zhǎng)度分類，另一方面又要考慮到其能夠按標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度使用；與此同時(shí)不僅要減少生產(chǎn)加工和施工時(shí)分類的繁瑣工作，還要能夠更大程度的方便運(yùn)輸，避免過長(zhǎng)的檁條在運(yùn)輸途中的不方便。為了能夠最大限度的減少檁條使用的種類，同時(shí)又能夠兼顧安裝和運(yùn)輸，我們通過相關(guān)的計(jì)算分析，將檁條的拼接點(diǎn)確定在跨距的1/3處，同時(shí)調(diào)整相應(yīng)的柱子間距和檁條兩端的懸挑長(zhǎng)度，從而能夠做到端跨的檁條能夠統(tǒng)一成一種長(zhǎng)度種類，中間跨的檁條能夠統(tǒng)一成另外的一種長(zhǎng)度。如果采取這樣的設(shè)計(jì)方法，一個(gè)18×2的光伏陣列，總共只有2種長(zhǎng)度的檁條形式，從而最大限度的方便了檁條的生產(chǎn)加工和相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)安裝工作，從而能夠避免種類過多而混淆，并且在其跨度的1/3處進(jìn)行相應(yīng)的拼接施工，拼接處檁條中的彎矩基本上趨于0，這種設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)了最大限度的便于結(jié)構(gòu)的受力。

4小結(jié)

隨著光伏項(xiàng)目的不斷增多，其相關(guān)結(jié)構(gòu)的各部分設(shè)計(jì)質(zhì)量則是關(guān)系到整個(gè)光伏項(xiàng)目使用效果的關(guān)鍵部分，因此需要對(duì)其相關(guān)的各部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)的研究工作。檁條結(jié)構(gòu)作為較為主要的承重結(jié)構(gòu)，在工程中的用量也較大，其相關(guān)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到了后期的施工情況，如果設(shè)計(jì)不合理，一方面使得結(jié)構(gòu)的各部分性能不能滿足要求，另一方面則會(huì)加大后期施工的難度。因此需要對(duì)檁條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行更加嚴(yán)格的把控，相關(guān)的設(shè)計(jì)工作要做到各方面的綜合考慮，保證各部分性能都能滿足相關(guān)規(guī)范的規(guī)定。本文對(duì)檁條結(jié)構(gòu)相關(guān)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并通過實(shí)際工程案例，對(duì)檁條的相關(guān)設(shè)計(jì)工作進(jìn)行更加深入的探討。

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