風電機組預應力錨栓基礎局部承壓分析

1、西北水電2015年第4期文章編號：10062610(2015)04—0099—03風電機組預應力錨栓基礎局部承壓分析劉嬪，張立英，崔振磊，付志強(中國電建集團西北院勘測設計研究院有限公司，西安710065)摘要：風電機組預應力錨栓基礎在預壓力作用下，錨固區(qū)混凝土將承受較大的局部壓力。文章對錨固區(qū)混凝土的局部壓應力、局部受壓區(qū)的截面尺寸和局部受壓承載力進行了驗算分析，對預應力錨栓基礎的設計具有參考價值。關鍵詞：預應力錨栓；塔架基礎；混凝土

2、；壓應力；截面尺寸；承載力；風力發(fā)電中圖分類號：TM614；TU4761文獻標識碼：ADOI：103969／jissn10062610201504025AnalysisonLocalPressureofPrestressedAnchorBoltsFoundationofWindTurbineGeneratorLIUPin，ZHANGLi—ying，CUIZhen—lei，F(xiàn)UZhiqiang(No~hwestEngineeringCo，

3、Ltd，Xi“an710065，China)Abstract：Theprestressedanchorboltsfoundationofthewindturbinegenerator，undertheprepressure，resultsinthehigherlocalpres—sureontheconcreteintheanchoringareaInthepaper，thelocalcompressivestress，sections

4、izeofthelocalcompressivearea，andthelocalcompressivebearingcapacityoftheconcreteintheanchoringareaarecalculatedandanalyzedThisprovidesthedesignofthepres—tressedboltsconcretewithreferenceKeywords：prestressedanchorbolt；towe

5、rfoundation；concrete；pressurestress；sectionsize；bearingcapacity；windpower0前言風能是一種清潔、安全、永續(xù)、綠色無污染的可再生新興能源，而風能發(fā)電技術是一項綜合性技術，涉及多個學科和多種領域。其中風電機組基礎的構建是風電場建設的重要環(huán)節(jié)，是風電機組結構的重要組成部分，它承擔著將上部結構所承受的全部荷載和作用有效地傳遞到地基，并保持結構整體穩(wěn)定的作用J。與一般的建筑結

6、構不同，風電機組基礎具有承受360。方向重復荷載和大偏心受力的特殊性，對地基的要求高。如果風機基礎設計不合理或地基處理不當將直接影響風機安全，造成不可估量的損失。目前中國風電主機生產(chǎn)廠家采用的風電機組基礎過渡段連接方案有預應力螺栓連接和基礎環(huán)連接2種型式。基礎環(huán)連接方式的風機基礎工程設計經(jīng)收稿日期：2015—03—10作者簡介：劉嬪(1986一)，女，陜西省渭南市人，助理工程師，主要從事風電土建設計工作驗較為豐富，施工技術也比較成熟。但

7、基礎環(huán)直徑大，相對埋深淺，受力機理不明確，基礎環(huán)與頂面混凝土的防水密封以及下法蘭附近的應力集中問題是該結構型式的薄弱環(huán)節(jié)，已經(jīng)有此類問題引起的工程事故發(fā)生。預應力螺栓連接方式的風機基礎受力特性明確，吸能性能更好，加工周期短，正在進一步推廣，然而，由于預壓力的作用，錨固區(qū)混凝土將承受較大的局部壓力，若設計或施工處理不當，構件將產(chǎn)生較大的裂縫，甚至會將混凝土局部壓碎。因此，研究風電機組預應力螺栓基礎的局部受力情況對風機在服役期內(nèi)的安全與使用

8、有著非常重要的意義。l計算方法風電機組基礎過渡段采用預應力螺栓連接方式時，施加預應力后，基礎有3個部位混凝土將承受較大的局部壓力，因此需對塔筒T形法蘭下的高強灌漿、高強灌漿下部以及下錨板上部混凝土局部受力情況進行分析。本文根據(jù)相關規(guī)范，并結合工程實例說明了預應力螺栓連接方式的風電機組基礎內(nèi)部混凝土的局部壓應力、局部受壓區(qū)截面尺寸和局部西北水電2015年第4期101表1作用于30MW風機塔筒底部的荷載及風機參數(shù)(不含安全系數(shù))正常運行荷載

9、工況極端荷載工況結合本風場的相關資料，根據(jù)廠家提供的30MW直驅風電機組荷載資料、錨籠環(huán)資料，以及工程地質(zhì)資料，對風機基礎進行設計。在滿足結構和構造要求條件下，確定風機基礎體型為高396m的鋼筋混凝土淺埋式基礎?；A底部為直徑208m、高10m的圓柱；中間為底面直徑208m、頂面直徑64m、高17m的圓臺；上部為直徑60m、高126m的臺柱，基礎采用C40混凝土，高強灌漿抗壓強度為60MPa，具體基礎尺寸見圖3。筒下部T形法蘭外直徑D=

10、4638mm，內(nèi)直徑D2=3842mm，t1=120mm；高強灌漿外直徑D=4838mm，內(nèi)直徑D4=3642mm，厚度t2=90mm；錨栓數(shù)目凡=188，預拉力值P=680kN，錨栓直徑d=48mm，錨栓孔直徑d=51mm，外圈螺栓分布半徑r=2215mm，內(nèi)圈螺栓分布半徑r’=羹趟劐耍圖1Sn薹蕉!!壬西圖l：50星_一／＼＼‘，18／墨圖3風機基礎尺寸圖單位：mm2025mm；塔下錨板外直徑D=4650mm，內(nèi)直徑D6=3850m

11、m，厚度t3=60mm。本工程風電機組預應力錨栓基礎在極端荷載工況下，各部位的局部承壓計算結果見表2。表2風機基礎承壓計算結果統(tǒng)計表由表2可知：①風電機組預應力錨栓基礎內(nèi)高強灌漿和高強灌漿下主體混凝土在極端荷載工況下出現(xiàn)最大壓應力，下錨板上部主體混凝土在施加預拉力后出現(xiàn)了最大壓應力。②在極端荷載工況下，高強灌漿和高強灌漿下主體混凝土的最小壓應力均大于0，說明T形法蘭與高強灌漿接觸面、高強灌漿與主體混凝土接觸面均處于純壓狀態(tài)，接觸面未脫開

12、。說明本工程所施加的預拉應力大小合理且經(jīng)濟。③通過對高強灌漿、高強灌漿下主體混凝土、下錨板上部主體混凝土的局部壓應力、局部受壓截面尺寸和局部受壓承載力進行驗算，驗算結果表明，這幾個部位的局部壓應力、局部受壓截面尺寸和局部受壓承載力驗算均能滿足文獻[4]要求。2結語風電機組預應力錨栓基礎需對高強灌漿、高強灌漿下主體混凝土和下錨板上部主體混凝土進行承壓分析。本文提供了一種風電機組預應力錨栓基礎壓應力計算、局部受壓截面尺寸和局部受壓承載力的驗

13、算方法，并結合實例加以說明，對預應力錨栓基礎的設計有一定的參考價值。參考文獻：[1]馬人樂，孫永良，黃冬平風力發(fā)電塔井格梁板式預應力錨栓基礎設計研究[C]／／第18屆全國結構工程學術會議論文集第Ⅲ冊，2009[2]FD0032007，風電機組地基基礎設計規(guī)定(試行)[S]北京：中國水利水電出版社，2007[3]GB50135—2006，高聳結構設計規(guī)范[S]北京：中國計劃出版社2006[4]GB50010—2010，混凝土結構設計規(guī)范[