風機塔筒與基礎連接形式的優化設計

欒鳳嬌

（煙臺宏源熱電設計有限公司 山東煙臺 264002）

0 引言

風機塔筒與基礎的連接一般采用預埋基礎環的設計方式。近年來國內多個風電工程出現了基礎環與基礎主體脫開的現象，基礎環與風機基礎臺柱接觸面產生縫隙，縫隙伴隨著風機轉動“一張一合”，風機基礎環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，對風機塔筒與基礎連接形式進行優化設計。

1 風機荷載及相關參數

采用2000kW 風電機組，葉輪直徑121m，輪轂高度100m，塔筒重233.74t，基礎環重21.2t，作用于基礎頂面荷載及主要風機參數見表1。

表1 基礎頂面荷載及風機參數（不含安全系數）

2 設計方案

方案一：預應力錨栓組合方案。塔筒下法蘭采用T 型法蘭，設兩排預應力錨栓，根數通過計算確定，一般與采用基礎環方案的連接螺栓數量相同，分布在塔筒底法蘭兩側，利用環形的錨板與其組成一個整體。下方共設有12 個支撐腿（環向均布）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。組合完成后開始綁扎鋼筋并澆注混凝土，待基礎混凝土強度達到90%后方進行塔筒的吊裝，利用微調螺母調平，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：帶栓釘基礎環方案。在基礎環上打足夠數量栓釘以增強基礎環與基礎之間的錨固。內外側各設置6 排栓釘，每排92φ22，長150mm，并與基礎環孔相錯開。

3 設計數據分析對比

3.1 安全性分析

兩種方案均可以改善塔筒與基礎的連接。其中，預應力錨栓組合方案克服了基礎環基礎的強度、剛度突變問題，預應力錨栓貫穿基礎整個高度，基礎整體性好，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，無薄弱環節，安全性高。

3.2 結構性能分析

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底部。常規基礎環形式中，塔筒的下壓力通過基礎環底部水平翼板傳給下部的混凝土，上拔力通過基礎環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，預應力錨栓與基礎環連接方案分析對照詳見表2。

表2 預應力錨栓與基礎環連接方案分析對照

3.3 造價對比分析

表3 擴展基礎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環方案低1.33 萬元，具有經濟優勢。

表4 栓釘基礎環方案造價

4 結束語

經過以上分析對比，預應力錨栓設計方案更加安全，結構受力性能好，造價低，值得在以后的設計中運用。