风机塔筒与基础连接形式的优化设计

栾凤娇

（烟台宏源热电设计有限公司 山东烟台 264002）

0 引言

风机塔筒与基础的连接一般采用预埋基础环的设计方式。近年来国内多个风电工程出现了基础环与基础主体脱开的现象，基础环与风机基础台柱接触面产生缝隙，缝隙伴随着风机转动“一张一合”，风机基础环与台柱顶接触处混凝土被压溃。为解决此类问题，以“山东华电德州陵城义渡口一期50MW 风电项目”为例，对风机塔筒与基础连接形式进行优化设计。

1 风机荷载及相关参数

采用2000kW 风电机组，叶轮直径121m，轮毂高度100m，塔筒重233.74t，基础环重21.2t，作用于基础顶面荷载及主要风机参数见表1。

表1 基础顶面荷载及风机参数（不含安全系数）

2 设计方案

方案一：预应力锚栓组合方案。塔筒下法兰采用T 型法兰，设两排预应力锚栓，根数通过计算确定，一般与采用基础环方案的连接螺栓数量相同，分布在塔筒底法兰两侧，利用环形的锚板与其组成一个整体。下方共设有12 个支撑腿（环向均布）与下锚板相连接，每个支撑腿由2 根M30 螺栓组成。锚栓外套PE 套管，穿入下锚板对应的螺栓孔内。组合完成后开始绑扎钢筋并浇注混凝土，待基础混凝土强度达到90%后方进行塔筒的吊装，利用微调螺母调平，取出灌浆槽锚板并进行二次灌浆，确保塔筒底法兰水平度达到厂家要求，不应超过2mm。二次灌浆完成后，在锚栓和锚栓孔之间、塔筒底法兰侧边与混凝土之间注入中性硅胶防水，最后按照顺序依次后张拉锚栓。

图1 预应力锚栓组合方案

方案二：带栓钉基础环方案。在基础环上打足够数量栓钉以增强基础环与基础之间的锚固。内外侧各设置6 排栓钉，每排92φ22，长150mm，并与基础环孔相错开。

3 设计数据分析对比

3.1 安全性分析

两种方案均可以改善塔筒与基础的连接。其中，预应力锚栓组合方案克服了基础环基础的强度、刚度突变问题，预应力锚栓贯穿基础整个高度，基础整体性好，对锚栓施加预应拉力充分利用了混凝土的抗压强度，受理合理，无薄弱环节，安全性高。

3.2 结构性能分析

预应力锚栓连接形式中，在塔筒底部弯矩作用下，部分预应力锚栓受拉，通过轴向拉力将塔筒底部弯矩传至风电机组基础底部。常规基础环形式中，塔筒的下压力通过基础环底部水平翼板传给下部的混凝土，上拔力通过基础环底部水平翼板传给四周的混凝土并通过混凝土传给相邻的竖筋，预应力锚栓与基础环连接方案分析对照详见表2。

表2 预应力锚栓与基础环连接方案分析对照

3.3 造价对比分析

表3 扩展基础预应力锚栓组合方案造价

通过工程量及造价比较，预应力锚栓组合方案造价较栓钉基础环方案低1.33 万元，具有经济优势。

表4 栓钉基础环方案造价

4 结束语

经过以上分析对比，预应力锚栓设计方案更加安全，结构受力性能好，造价低，值得在以后的设计中运用。