簡析風力發電塔基礎設計改進策略

齊凱

摘要 隨著我國經濟建設的高速發展，目前我國對于電力的需求也在不斷的提升。而正是由于這種特點，找出一種高效潔凈的發電方式就顯得極為重要。風力發電是目前一種常見的潔凈發電方式，但發電塔的基礎設計對于發電實際效果會出現較大的影響。文章探討了風力發電塔基礎設計改進策略。

關鍵詞 風力發電塔；基礎設計；改進策略；簡析

中圖分類號TM6

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2015）155-0068-02

對于風力發電而言，是一種最為常見的清潔能源，同時在實際的使用過程中，占地較少，投資同報較快，在近年來得到了較為廣泛的使用，在我國也得到了極為迅猛的發展。同時在此過程中，我國在風力發電方面，也取得了較好的成就。雖然在目前仍然存在有部分技術依賴國外以及研發能力不足等問題，但在目前我國的風力發電規模仍然得到了較好的發展。在此過程中我們可以發現，我國在風力發電過程中，最為常見的一種文體就是在風力發電塔的基礎設計方面，在設計過程中大部分往往是通過使用廠家進行提供的標準圖紙，因此基礎形式顯得較為單一，同時基礎大小也會隨著發電機組的功率變化而變化，并且基礎設計和施工過程會存在有不合理因素。這些情況的存在極大地制約了我國的風力發電發展。正是由于這種特點，分析風力發電塔基礎設計改進策略就顯得極為重要。

1 風力發電塔的基礎現狀

目前我國風力發電塔在基礎建設的過程中，大多數是使用廠家提供的標準圖紙，其中的鋼筋混凝土板式獨立拓展基礎的形式較為單一，如下圖所示。

同時這種結構在實際的設計過程中，設計單位在進行修改時，必須得到廠家的認可。但在此過程中，這種結構也有其獨特的優點，首先在施工過程中，顯得較為簡便并且工程實踐的經驗強得較為豐富，同時基礎和上部塔筒的連接往往是通過埋入式塔筒實現的，和上部法蘭的連接方式相同，因此便于彼岸準話。當風機的功率較小，而基礎底板的懸挑較小，這種基礎形式也會顯得較為合理。但在此過程中仍然存在有較為嚴重的問題。首先基礎形式過于單一，在實際的使用過程中無法適應不同地質條件，同時獨立拓展基礎的抗壓能力顯得過高，但抗彎效率較低，在實際的使用過程中，基礎邊緣和地基的脫開常起控制作用。而埋入式塔筒也會導致基礎樁墩的最大受力截面的強度以及剛度突然降低，極易出現應力集中以及脆性破壞等情況。同時相對于大功率的風機，這種板式基礎的懸挑長度過大，在實際的使用過程中，經濟性較差。因此目前為了進一步的改進我國的風力發電塔的基礎設計，需要對于這些問題進行著重關注。本文將對于目前風力發電塔基礎設計的改進方法進行研究。

2 根據不同的地基土地類別確定風力發電塔基礎類型

對于我國而言，幅員遼闊，地質基礎種類繁多，因此使用單一的基礎建設形式，往往是無法對于風力發電塔進行建設的，甚至在此過程中極有可能會出現無法較好的進行風力發電塔建設，導致出現風力發電受到影響的情況，造成較為嚴重的后果。正是由于這種情況的出現，目前在實際的對于風力發電塔實施建設的過程中，可以通過土地的實際狀況進行一種有針對性的風力發電塔建設。在實際的對于風力發電塔進行施工的過程中，對于質量較高的地基土可以進行獨立拓展的形式進行基礎建設，對于中等質量的地基土，即在此過程中存在有風化巖石埋深較淺的地基，在實際的進行風力發電塔的建設過程中，可以通過使用錨桿基礎的形式進行建設。而對于沿海軟土地基，可以使用樁基礎的形式實施風力發電塔的建設。

3 將獨立拓展基礎懸挑底板改進為井格式梁板

在實際的進行風力發電過程中，我們能夠發現由于較大功率的風力發電塔在實際的使用過程中，往往需要承受較大的彎矩，在此過程中的基礎范圍往往顯得較為巨大。因此懸挑的長度也會顯得較大，經濟性會大打折扣。正是由于這種情況的出現，目前在實際的進行風力發電塔的建設過程中，可以使用井格式梁板替代板式獨立基礎進行建設，同時也可以使用井格式地梁加樁基礎代替懸臂板式承臺加樁基礎。通過這種建設形式，能夠顯著的改進在實際的進行風力發電過程中功率較大造成的彎矩較大的問題。同時在井格梁的中間交叉范圍中，也能夠形成一種和塔筒進行對接的區域。

4 使用預應力錨栓基礎代替塔筒埋入式基礎

針對目前在實際的進行風力發電塔進行建設過程中，出現施工以及基礎設計過程中的相關問題，可以使用預應力鋪栓基礎代替塔筒埋入式基礎的形式進行解決。在此過程中，使用預應力錨栓的方法具有較高的優點。首先錨栓能夠貰穿基礎整個高度，同時能夠直接到達基礎底板，因此在此過程中的基礎整體性能有著較高的提升。在另一方面，可以通過使用高強度螺栓液壓張拉器的形式，對于鋪栓進行一種準確的預拉。在這樣的方式下，能夠幫助上下的錨板對于鋼筋混凝土均出現相應的壓力，因此在受到了基礎受彎的情況后，能夠幫助混凝土的壓應力有所釋放，但始終能夠處于一種受壓的狀態。同時鋼筋以及鋪栓在實際的使用過程中，是處于一種交叉架設的狀態之下的，并不會互相產生影響。

5 將獨立拓展基礎壓力分布進行改進

風力發電塔在實際的進行建設過程中，往往會受到較小的壓力，但在此過程中的彎矩往往顯得較大。但在此過程中，獨立拓展基礎的抗壓能力較高，但是抗彎的能力較低，因此在實際的實施風力發電塔的建設過程中，往往無法較好的建設。正是由于這種特點我們可以在基礎底板的中心墊圓形的位置使地基和地面進行接觸，并且使壓應力出現增大以及彎曲應力不變的效果。因此能夠使得以往進行風力發電塔建設過程中出現的基礎邊緣脫離土地的情況得到顯著的改善。

參考文獻

[1]劉福來，風力發電塔基礎設計探討[J].沿海企業與科技，2010 （7）：119-120，118.

[2]馬人樂，張明熠，趙藝，等，預制預應力圓筒風力發電塔基礎研究[J].結構工程師，2013，29（2）：122-129.

[3]馬人樂，孫永良，黃冬平，等，風力發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，2009：434-438.

[4]馬人樂，黃冬平，劉慧群，等，萊州灣3MW風力發電塔結構設計及實測研究[C].//中國高聳結構第二十一屆學術交流會論文集，2012：42-46.