風機塔筒與基礎(chǔ)連接形式的優(yōu)化設(shè)計

欒鳳嬌

（煙臺宏源熱電設(shè)計有限公司 山東煙臺 264002）

0 引言

風機塔筒與基礎(chǔ)的連接一般采用預埋基礎(chǔ)環(huán)的設(shè)計方式。近年來國內(nèi)多個風電工程出現(xiàn)了基礎(chǔ)環(huán)與基礎(chǔ)主體脫開的現(xiàn)象，基礎(chǔ)環(huán)與風機基礎(chǔ)臺柱接觸面產(chǎn)生縫隙，縫隙伴隨著風機轉(zhuǎn)動“一張一合”，風機基礎(chǔ)環(huán)與臺柱頂接觸處混凝土被壓潰。為解決此類問題，以“山東華電德州陵城義渡口一期50MW 風電項目”為例，對風機塔筒與基礎(chǔ)連接形式進行優(yōu)化設(shè)計。

1 風機荷載及相關(guān)參數(shù)

采用2000kW 風電機組，葉輪直徑121m，輪轂高度100m，塔筒重233.74t，基礎(chǔ)環(huán)重21.2t，作用于基礎(chǔ)頂面荷載及主要風機參數(shù)見表1。

表1 基礎(chǔ)頂面荷載及風機參數(shù)（不含安全系數(shù)）

2 設(shè)計方案

方案一：預應力錨栓組合方案。塔筒下法蘭采用T 型法蘭，設(shè)兩排預應力錨栓，根數(shù)通過計算確定，一般與采用基礎(chǔ)環(huán)方案的連接螺栓數(shù)量相同，分布在塔筒底法蘭兩側(cè)，利用環(huán)形的錨板與其組成一個整體。下方共設(shè)有12 個支撐腿（環(huán)向均布）與下錨板相連接，每個支撐腿由2 根M30 螺栓組成。錨栓外套PE 套管，穿入下錨板對應的螺栓孔內(nèi)。組合完成后開始綁扎鋼筋并澆注混凝土，待基礎(chǔ)混凝土強度達到90%后方進行塔筒的吊裝，利用微調(diào)螺母調(diào)平，取出灌漿槽錨板并進行二次灌漿，確保塔筒底法蘭水平度達到廠家要求，不應超過2mm。二次灌漿完成后，在錨栓和錨栓孔之間、塔筒底法蘭側(cè)邊與混凝土之間注入中性硅膠防水，最后按照順序依次后張拉錨栓。

圖1 預應力錨栓組合方案

方案二：帶栓釘基礎(chǔ)環(huán)方案。在基礎(chǔ)環(huán)上打足夠數(shù)量栓釘以增強基礎(chǔ)環(huán)與基礎(chǔ)之間的錨固。內(nèi)外側(cè)各設(shè)置6 排栓釘，每排92φ22，長150mm，并與基礎(chǔ)環(huán)孔相錯開。

3 設(shè)計數(shù)據(jù)分析對比

3.1 安全性分析

兩種方案均可以改善塔筒與基礎(chǔ)的連接。其中，預應力錨栓組合方案克服了基礎(chǔ)環(huán)基礎(chǔ)的強度、剛度突變問題，預應力錨栓貫穿基礎(chǔ)整個高度，基礎(chǔ)整體性好，對錨栓施加預應拉力充分利用了混凝土的抗壓強度，受理合理，無薄弱環(huán)節(jié)，安全性高。

3.2 結(jié)構(gòu)性能分析

預應力錨栓連接形式中，在塔筒底部彎矩作用下，部分預應力錨栓受拉，通過軸向拉力將塔筒底部彎矩傳至風電機組基礎(chǔ)底部。常規(guī)基礎(chǔ)環(huán)形式中，塔筒的下壓力通過基礎(chǔ)環(huán)底部水平翼板傳給下部的混凝土，上拔力通過基礎(chǔ)環(huán)底部水平翼板傳給四周的混凝土并通過混凝土傳給相鄰的豎筋，預應力錨栓與基礎(chǔ)環(huán)連接方案分析對照詳見表2。

表2 預應力錨栓與基礎(chǔ)環(huán)連接方案分析對照

3.3 造價對比分析

表3 擴展基礎(chǔ)預應力錨栓組合方案造價

通過工程量及造價比較，預應力錨栓組合方案造價較栓釘基礎(chǔ)環(huán)方案低1.33 萬元，具有經(jīng)濟優(yōu)勢。

表4 栓釘基礎(chǔ)環(huán)方案造價

4 結(jié)束語

經(jīng)過以上分析對比，預應力錨栓設(shè)計方案更加安全，結(jié)構(gòu)受力性能好，造價低，值得在以后的設(shè)計中運用。