本發(fā)明涉及風(fēng)電領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)環(huán)局部加固裝置及加固方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，在我國(guó)發(fā)電領(lǐng)域中，風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目發(fā)展迅速，陸上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建設(shè)量大大增加，但發(fā)電機(jī)組建成后，工程質(zhì)量事故時(shí)有發(fā)生。經(jīng)檢測(cè)驗(yàn)證，大多數(shù)工程事故發(fā)生的原因是由于施工過(guò)程中，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)環(huán)附近表層混凝土質(zhì)量控制不過(guò)關(guān)，混凝土實(shí)際強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度，而風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期在風(fēng)荷載作用下振動(dòng)，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)環(huán)與附近混凝土不斷接觸、擠壓，特別是主風(fēng)方向基礎(chǔ)環(huán)附近的混凝土易出現(xiàn)拉裂或局部壓潰，形成裂隙，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)出現(xiàn)搖擺現(xiàn)象。若風(fēng)機(jī)的搖擺現(xiàn)象沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行處理，隨著時(shí)間的推移，表層混凝土不斷受到基礎(chǔ)環(huán)的擠壓、沖擊，產(chǎn)生疲勞效應(yīng)，加之雨雪侵蝕，基礎(chǔ)環(huán)主風(fēng)向周邊混凝土裂隙將不斷向外部和下部延伸，風(fēng)機(jī)的搖擺現(xiàn)象將越來(lái)越明顯，當(dāng)表層混凝土的損傷向下部延伸到一定深度時(shí)，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)環(huán)將由原整體側(cè)向受力形式轉(zhuǎn)變?yōu)榫植可舷聝牲c(diǎn)杠桿受力形式，混凝土在循環(huán)受荷下，作為杠桿支點(diǎn)部位的基礎(chǔ)環(huán)下法蘭上部混凝土可能出現(xiàn)壓潰現(xiàn)象，從而引起風(fēng)力發(fā)電機(jī)的倒塌。

傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)加固系統(tǒng)，針對(duì)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)表層混凝土的局部拉裂和壓潰，造成基礎(chǔ)環(huán)與混凝土間裂隙加大的現(xiàn)象，僅采用向縫隙中注入高強(qiáng)灌漿料或環(huán)氧樹(shù)脂膠的方法，雖然固化后的高強(qiáng)灌漿料或環(huán)氧樹(shù)脂膠可以填充產(chǎn)生的裂隙，但該方法并未考慮到基礎(chǔ)環(huán)與混凝土間裂隙是由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)上部長(zhǎng)期承受風(fēng)荷載所產(chǎn)生的基礎(chǔ)環(huán)振動(dòng)引起的，在構(gòu)造上未采取合理的措施有效地分散上部荷載傳遞到基礎(chǔ)環(huán)的應(yīng)力，從而減緩混凝土裂隙的產(chǎn)生和擴(kuò)展，因此采用傳統(tǒng)加固系統(tǒng)，混凝土產(chǎn)生裂隙的現(xiàn)象依舊會(huì)存在，加固后維持風(fēng)力發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行的時(shí)間不會(huì)很長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳力路徑好、使用壽命長(zhǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)環(huán)局部加固裝置，并提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)環(huán)局部加固方法。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是：一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)環(huán)局部加固裝置，包括原鋼筋混凝土基礎(chǔ)和局部加固裝置；原鋼筋混凝土基礎(chǔ)包括基礎(chǔ)底板、柱墩和基礎(chǔ)環(huán)，基礎(chǔ)底板埋入地面內(nèi)，基礎(chǔ)底板中部設(shè)有柱墩，基礎(chǔ)環(huán)埋入柱墩內(nèi)，基礎(chǔ)環(huán)頂端與塔筒連接，所述局部加固裝置包括新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)、內(nèi)側(cè)鋼夾板單元、外側(cè)鋼夾板單元，所述基礎(chǔ)環(huán)上部側(cè)壁上呈環(huán)形分布多個(gè)螺栓孔，每個(gè)螺栓孔的內(nèi)側(cè)和外側(cè)均分別設(shè)有一個(gè)內(nèi)側(cè)鋼夾板單元和一個(gè)外側(cè)鋼夾板單元，多個(gè)內(nèi)側(cè)鋼夾板單元呈環(huán)形布設(shè)在基礎(chǔ)環(huán)上部?jī)?nèi)壁上，多個(gè)外側(cè)鋼夾板單元呈環(huán)形布設(shè)在基礎(chǔ)環(huán)上部外壁上，內(nèi)側(cè)鋼夾板單元、外側(cè)鋼夾板單元用螺栓緊固在基礎(chǔ)環(huán)上，所述新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)澆筑在原鋼筋混凝土基礎(chǔ)上，以覆蓋原鋼筋混凝土基礎(chǔ)和局部加固裝置。

上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)環(huán)局部加固裝置，所述內(nèi)側(cè)鋼夾板單元和外側(cè)鋼夾板單元上均設(shè)置上環(huán)板和下環(huán)板，并沿內(nèi)側(cè)鋼夾板單元豎向、外側(cè)鋼夾板單元豎向分別設(shè)置若干加勁肋，加勁肋下部設(shè)有連接鋼筋，連接鋼筋上端焊接在加勁肋上，連接鋼筋下端焊接在基礎(chǔ)環(huán)的原基礎(chǔ)鋼筋上。

上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)環(huán)局部加固裝置，所述新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)有位于基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)側(cè)的內(nèi)基礎(chǔ)負(fù)彎筋和位于基礎(chǔ)環(huán)外側(cè)的外基礎(chǔ)負(fù)彎筋，內(nèi)基礎(chǔ)負(fù)彎筋一端錨固于新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)中心，另一端與內(nèi)側(cè)鋼夾板單元的上環(huán)板焊接，外基礎(chǔ)負(fù)彎筋一端錨固于新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)外側(cè)，另一端與外側(cè)鋼夾板單元的上環(huán)板焊接。

上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)環(huán)局部加固裝置，所述基礎(chǔ)底板上位于柱墩外側(cè)的部分與新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)的交界面豎向設(shè)有多根插筋。

上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)環(huán)局部加固裝置，所述基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)側(cè)和外側(cè)均設(shè)有徑向分布鋼筋，基礎(chǔ)環(huán)外側(cè)的徑向分布鋼筋外側(cè)端部通過(guò)植筋方式固定于基礎(chǔ)底板內(nèi)，基礎(chǔ)環(huán)外側(cè)的徑向分布鋼筋內(nèi)側(cè)端部與外側(cè)鋼夾板單元焊接，基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)側(cè)的徑向分布鋼筋外側(cè)端部與內(nèi)側(cè)鋼夾板單元焊接。

上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)環(huán)局部加固裝置，所述螺栓孔位于基礎(chǔ)環(huán)上穿筒鋼筋孔洞附近，且螺栓孔直徑小于穿筒鋼筋孔洞直徑。

上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)環(huán)局部加固裝置，所述內(nèi)側(cè)鋼夾板單元與基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)壁接觸面的弧度和外側(cè)鋼夾板單元與基礎(chǔ)環(huán)外壁接觸面的弧度一致。

一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)環(huán)局部加固方法，包括以下步驟：

1）根據(jù)每個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行情況、風(fēng)機(jī)原鋼筋混凝土基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)資料以及風(fēng)機(jī)原鋼筋混凝土基礎(chǔ)的現(xiàn)有損傷情況，對(duì)新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)內(nèi)配筋的直徑大小及數(shù)量；

2）鑿除原鋼筋混凝土基礎(chǔ)柱墩處部分上層混凝土一定深度，直至裸露出原基礎(chǔ)鋼筋，在新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)與原鋼筋混凝土基礎(chǔ)交界面鉆孔，植入插筋，在基礎(chǔ)環(huán)穿筒鋼筋孔洞附近通過(guò)機(jī)械鉆孔方式設(shè)置螺栓孔；

3）在工廠預(yù)制內(nèi)側(cè)鋼夾板單元和外側(cè)鋼夾板單元，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，將內(nèi)側(cè)鋼夾板單元和外側(cè)鋼夾板單元通過(guò)螺栓與基礎(chǔ)環(huán)連接；

4）設(shè)置內(nèi)基礎(chǔ)負(fù)彎筋和外基礎(chǔ)負(fù)彎筋，將內(nèi)基礎(chǔ)負(fù)彎筋一端設(shè)置于新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)中心，另一端與內(nèi)側(cè)鋼夾板單元的上環(huán)板通過(guò)焊接連接，外基礎(chǔ)負(fù)彎筋一端設(shè)置于新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)外側(cè)，另一端與外側(cè)鋼夾板單元的上環(huán)板通過(guò)焊接連接；

5）設(shè)置連接鋼筋，通過(guò)連接鋼筋分別連接原基礎(chǔ)鋼筋和內(nèi)側(cè)鋼夾板單元的加勁肋、外側(cè)鋼夾板單元的加勁肋；綁扎徑向分布鋼筋，基礎(chǔ)環(huán)外側(cè)的徑向分布鋼筋外側(cè)端部通過(guò)植筋方式固定于原鋼筋混凝土基礎(chǔ)內(nèi)，基礎(chǔ)環(huán)外側(cè)的徑向分布鋼筋內(nèi)側(cè)端部與外側(cè)鋼夾板單元通過(guò)焊接連接，基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)側(cè)的徑向分布鋼筋外側(cè)端部與內(nèi)側(cè)鋼夾板單元通過(guò)焊接連接，然后綁扎環(huán)向分布鋼筋；

6）在原鋼筋混凝土基礎(chǔ)外支模，澆筑混凝土，形成新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)，待現(xiàn)澆混凝土養(yǎng)護(hù)完畢，形成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)環(huán)局部加固裝置。

上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)環(huán)局部加固方法，所述步驟2）中，螺栓孔孔洞直徑小于穿筒鋼筋孔洞直徑，以此保證螺栓孔孔洞對(duì)基礎(chǔ)環(huán)截面的削弱不大于穿筒鋼筋孔洞。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明的加固裝置通過(guò)內(nèi)外側(cè)鋼夾板單元、連接鋼筋、內(nèi)外基礎(chǔ)負(fù)彎筋將基礎(chǔ)環(huán)所承受的風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生的荷載分散傳遞，有效地降低了加固后基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)的應(yīng)力，減緩了風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的疲勞損傷，從根源上著手處理風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)加固問(wèn)題，可大幅提高加固后風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的使用年限。

2、本發(fā)明的加固裝置中，螺栓孔直徑小于穿筒鋼筋孔洞直徑，能夠保證螺栓孔對(duì)基礎(chǔ)環(huán)截面的削弱不大于穿筒鋼筋孔洞。

3、本發(fā)明的加固方法中對(duì)基礎(chǔ)環(huán)采用冷加工鉆孔技術(shù)，避免了基礎(chǔ)環(huán)產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形，也避免了對(duì)基礎(chǔ)環(huán)抗疲勞性能的削弱，并且鋼夾板的加強(qiáng)有利于基礎(chǔ)環(huán)抗疲勞性能的提高。

附圖說(shuō)明

圖1為加固前鋼筋混泥土基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為加固后鋼筋混泥土基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為內(nèi)外側(cè)鋼夾板單元與基礎(chǔ)環(huán)接觸處的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖2中內(nèi)側(cè)鋼夾板單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為圖4的剖面示意圖。

圖6為圖2中外側(cè)鋼夾板單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為圖6的剖面示意圖。

圖8為本發(fā)明加固裝置的加固位置示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖2所示，一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)環(huán)局部加固裝置，包括原鋼筋混凝土基礎(chǔ)1和局部加固裝置；原鋼筋混凝土基礎(chǔ)1包括基礎(chǔ)底板12、柱墩13和基礎(chǔ)環(huán)14，基礎(chǔ)底板12埋入地面內(nèi)，基礎(chǔ)底板12中部設(shè)有柱墩13，基礎(chǔ)環(huán)14埋入柱墩13內(nèi)，基礎(chǔ)環(huán)14頂端與塔筒15連接，基礎(chǔ)底板12上位于柱墩13外側(cè)的部分豎向設(shè)有多根插筋2，所述局部加固裝置包括新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)6、內(nèi)側(cè)鋼夾板單元5、外側(cè)鋼夾板單元4，所述基礎(chǔ)環(huán)14上部側(cè)壁上呈環(huán)形分布多個(gè)螺栓孔20，螺栓孔20位于基礎(chǔ)環(huán)14上穿筒鋼筋孔洞8附近，且螺栓孔20直徑小于穿筒鋼筋孔洞8直徑，每個(gè)螺栓孔20的內(nèi)側(cè)和外側(cè)均分別設(shè)有一個(gè)內(nèi)側(cè)鋼夾板單元5和一個(gè)外側(cè)鋼夾板單元4，多個(gè)內(nèi)側(cè)鋼夾板單元5呈環(huán)形布設(shè)在基礎(chǔ)環(huán)14上部?jī)?nèi)壁上，多個(gè)外側(cè)鋼夾板單元4呈環(huán)形布設(shè)在基礎(chǔ)環(huán)14上部外壁上，內(nèi)側(cè)鋼夾板單元5、外側(cè)鋼夾板單元4用螺栓緊固在基礎(chǔ)環(huán)14上，所述新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)6澆筑在原鋼筋混凝土基礎(chǔ)1上，以覆蓋原鋼筋混凝土基礎(chǔ)1和局部加固裝置。

所述內(nèi)側(cè)鋼夾板單元5和外側(cè)鋼夾板單元4上均設(shè)置上環(huán)板17和下環(huán)板18，并沿內(nèi)側(cè)鋼夾板單元5豎向、外側(cè)鋼夾板單元4豎向分別設(shè)置若干加勁肋19，加勁肋19下部設(shè)有連接鋼筋21，連接鋼筋21上端焊接在加勁肋19上，連接鋼筋21下端焊接在基礎(chǔ)環(huán)14的原基礎(chǔ)鋼筋3上，將內(nèi)側(cè)鋼夾板單元5和外側(cè)鋼夾板單元4內(nèi)的應(yīng)力分散至原鋼筋混凝土基礎(chǔ)1。

所述新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)6內(nèi)設(shè)有位于基礎(chǔ)環(huán)14內(nèi)側(cè)的內(nèi)基礎(chǔ)負(fù)彎筋9和位于基礎(chǔ)環(huán)14外側(cè)的外基礎(chǔ)負(fù)彎筋7，內(nèi)基礎(chǔ)負(fù)彎筋9一端錨固于新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)6中心，另一端與內(nèi)側(cè)鋼夾板單元5的上環(huán)板17焊接，外基礎(chǔ)負(fù)彎筋7一端錨固于新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)6外側(cè)，另一端與外側(cè)鋼夾板單元4的上環(huán)板17焊接。內(nèi)基礎(chǔ)負(fù)彎筋9、外基礎(chǔ)負(fù)彎筋7代替原基礎(chǔ)穿筒鋼筋。

所述基礎(chǔ)環(huán)14內(nèi)側(cè)和外側(cè)均設(shè)有徑向分布鋼筋10，基礎(chǔ)環(huán)14外側(cè)的徑向分布鋼筋10外側(cè)端部通過(guò)植筋方式固定于基礎(chǔ)底板12內(nèi)，基礎(chǔ)環(huán)14外側(cè)的徑向分布鋼筋10內(nèi)側(cè)端部與外側(cè)鋼夾板單元4焊接，基礎(chǔ)環(huán)14內(nèi)側(cè)的徑向分布鋼筋10外側(cè)端部與內(nèi)側(cè)鋼夾板單元5焊接。

所述內(nèi)側(cè)鋼夾板單元5與基礎(chǔ)環(huán)14內(nèi)壁接觸面的弧度和外側(cè)鋼夾板單元4與基礎(chǔ)環(huán)14外壁接觸面的弧度一致，內(nèi)側(cè)鋼夾板單元5、外側(cè)鋼夾板單元4和基礎(chǔ)環(huán)14通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接，基礎(chǔ)環(huán)14受上部荷載后，內(nèi)側(cè)鋼夾板單元5和外側(cè)鋼夾板單元4由于新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)6內(nèi)的混凝土約束作用，通過(guò)相互間接觸面的摩擦力，分擔(dān)基礎(chǔ)環(huán)14承受的上部荷載，分散基礎(chǔ)環(huán)14內(nèi)應(yīng)力。

一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)環(huán)局部加固方法，包括以下步驟：

1）根據(jù)每個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行情況、風(fēng)機(jī)原鋼筋混凝土基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)資料以及風(fēng)機(jī)原鋼筋混凝土基礎(chǔ)的現(xiàn)有損傷情況，對(duì)新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)6內(nèi)配筋的直徑大小及數(shù)量；

2）鑿除原鋼筋混凝土基礎(chǔ)1柱墩13處部分上層混凝土16至一定深度，裸露出原基礎(chǔ)鋼筋3，在新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)6與原鋼筋混凝土基礎(chǔ)1交界面鉆孔，植入插筋2，植入長(zhǎng)度及預(yù)留長(zhǎng)度按規(guī)范設(shè)計(jì)，在基礎(chǔ)環(huán)14穿筒鋼筋孔洞8附近通過(guò)機(jī)械鉆孔方式設(shè)置螺栓孔20；螺栓孔20孔洞直徑小于穿筒鋼筋孔洞8直徑，以此保證螺栓孔20孔洞對(duì)基礎(chǔ)環(huán)14截面的削弱不大于穿筒鋼筋孔洞8；

3）在工廠預(yù)制內(nèi)側(cè)鋼夾板單元5和外側(cè)鋼夾板單元4，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，將內(nèi)側(cè)鋼夾板單元5和外側(cè)鋼夾板單元4通過(guò)螺栓與基礎(chǔ)環(huán)14連接；

4）設(shè)置內(nèi)基礎(chǔ)負(fù)彎筋9和外基礎(chǔ)負(fù)彎筋7，將內(nèi)基礎(chǔ)負(fù)彎筋9一端設(shè)置于新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)6中心，另一端與內(nèi)側(cè)鋼夾板單元5的上環(huán)板17通過(guò)焊接連接，外基礎(chǔ)負(fù)彎筋7一端設(shè)置于新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)6外側(cè)，另一端與外側(cè)鋼夾板單元4的上環(huán)板17通過(guò)焊接連接；

5）設(shè)置連接鋼筋21，通過(guò)連接鋼筋21分別連接原基礎(chǔ)鋼筋3和內(nèi)側(cè)鋼夾板單元5的加勁肋19、外側(cè)鋼夾板單元4的加勁肋19；綁扎徑向分布鋼筋10，基礎(chǔ)環(huán)14外側(cè)的徑向分布鋼筋10外側(cè)端部通過(guò)植筋方式固定于原鋼筋混凝土基礎(chǔ)1內(nèi)，基礎(chǔ)環(huán)14外側(cè)的徑向分布鋼筋10內(nèi)側(cè)端部與外側(cè)鋼夾板單元4通過(guò)焊接連接，基礎(chǔ)環(huán)14內(nèi)側(cè)的徑向分布鋼筋10外側(cè)端部與內(nèi)側(cè)鋼夾板單元5通過(guò)焊接連接，然后綁扎環(huán)向分布鋼筋11；

6）在原鋼筋混凝土基礎(chǔ)1外支模，澆筑混凝土，形成新澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)6，待現(xiàn)澆混凝土養(yǎng)護(hù)完畢，形成風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)環(huán)局部加固裝置。