一種風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)與混凝土的粘結(jié)結(jié)構(gòu)及施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)施工技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)與混凝土的粘結(jié)結(jié)構(gòu)及施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)，也稱風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，是保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組正常運(yùn)行的重要組成部分，它要承受從風(fēng)機(jī)塔架通過基礎(chǔ)鋼環(huán)傳遞到基礎(chǔ)的各種載荷。
[0003]傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)，由于內(nèi)外壁光滑，埋入深度淺，開孔少，基礎(chǔ)鋼筋混凝土與風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)結(jié)合差，粘結(jié)應(yīng)力傳遞效果差，因此常發(fā)生風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)錨固事故。主要表現(xiàn)有混凝土澆筑后，混凝土與風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)之間即發(fā)生一定的收縮微細(xì)裂縫，加之防水效果不佳，風(fēng)機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)與混凝土間隙增加，和塔架鋼性聯(lián)結(jié)的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)在混凝土基礎(chǔ)中搖晃，在巨大沖擊力下，引起環(huán)內(nèi)外壁周邊混凝土結(jié)構(gòu)的破壞，以至造成風(fēng)機(jī)塔架倒塌等重大事故，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。
[0004]分析風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式和受力情況可知，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)屬于鋼-混凝土結(jié)構(gòu)，因此其粘結(jié)應(yīng)力傳遞機(jī)理及分布規(guī)律與型鋼混凝土結(jié)構(gòu)類似。這種組合結(jié)構(gòu)的受力特性十分復(fù)雜。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)環(huán)受力性能主要是風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)與混凝土有效的粘結(jié)力及風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)端頭板抗剪來承擔(dān)荷載，來傳遞應(yīng)力至混凝土基礎(chǔ)。
[0005]風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)端頭板與混凝土的錨固特性是鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)理論中最重要的基本問題。具體表現(xiàn)在提出合理的粘結(jié)單元，確定合理的粘結(jié)剛度，并進(jìn)而明確粘結(jié)應(yīng)力傳遞機(jī)理和分布規(guī)律、破壞準(zhǔn)則及本結(jié)構(gòu)的關(guān)系。通過目前研究鋼混組合結(jié)構(gòu)的理論及研究成果對(duì)比，以及風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)分析，目前風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的鋼-混組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在一些不足之處。
[0006]通過分析風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)與混凝土應(yīng)力傳遞及力學(xué)結(jié)構(gòu)破壞可知，風(fēng)力發(fā)電機(jī)應(yīng)力傳遞是依次沿風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)塔架、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)到混凝土基礎(chǔ)。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)與混凝土之間的粘結(jié)力和鋼筋與混凝土之間粘結(jié)力或者抗滑力相似，由四部分組成:混凝土與型鋼接觸面上的水泥凝膠體產(chǎn)生的化學(xué)粘著力和吸附力、周圍混凝土與型鋼接觸面上的摩阻力和型鋼表面粗造不平與混凝土的機(jī)械咬合力，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)抗滑移后端板的剪力。
[0007]在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)與混凝土表面相對(duì)粘結(jié)應(yīng)力傳遞機(jī)理和分布規(guī)律產(chǎn)生之前，在無滑移階段化學(xué)粘結(jié)力抵抗外部荷載，當(dāng)交界面的化學(xué)粘結(jié)力被剪斷，形成內(nèi)裂縫。在交界面上產(chǎn)生相對(duì)滑移之后，化學(xué)粘結(jié)力(常態(tài)下粘結(jié)力小)將會(huì)大大降低，并逐漸退出工作，此時(shí)承載能力就主要依靠摩阻力及機(jī)械咬合力及鋼環(huán)端頭的抗剪力。滑移逐步向鋼環(huán)錨固端發(fā)展，當(dāng)達(dá)到破壞極限荷載時(shí)，滑移速度加快，最后發(fā)生粘結(jié)錨固破壞。
[0008]風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)是鋼環(huán)與混凝土組合而成的組合結(jié)構(gòu)，鋼環(huán)與混凝土在承載過程中共同受力，協(xié)同工作，當(dāng)達(dá)到一定的荷載后由于鋼環(huán)與混凝土兩種材料性能不同，鋼環(huán)與混凝土間變形，不能協(xié)調(diào)一致，將產(chǎn)生較明顯的滑移。在這種狀況下，解決鋼環(huán)與混凝土之間應(yīng)力傳遞及分布規(guī)律，如何協(xié)調(diào)變形，保證鋼環(huán)與混凝土在極端荷載工況下，不產(chǎn)生滑動(dòng)，顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供了一種風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)與混凝土的粘結(jié)結(jié)構(gòu)及施工方法，旨在改善上述問題。
[0010]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0011]一種風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)與混凝土的粘結(jié)結(jié)構(gòu)，包括風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)和混凝土基礎(chǔ)，所述風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)的下端設(shè)置于所述混凝土基礎(chǔ)內(nèi)，所述風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)的內(nèi)壁、外壁及端頭板與所述混凝土基礎(chǔ)之間分別填充有改性環(huán)氧樹脂層。
[0012]進(jìn)一步地，所述風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)的端頭板的下方設(shè)置有注漿環(huán)，所述風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)的外壁與所述混凝土基礎(chǔ)之間、所述風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)的內(nèi)壁與所述混凝土基礎(chǔ)之間分別設(shè)置有若干注漿管，所述注漿管與所述注漿環(huán)連通，所述注漿環(huán)上設(shè)置有若干出漿口，所述出漿口與所述改性環(huán)氧樹脂層的位置對(duì)應(yīng)。
[0013]進(jìn)一步地，沿所述風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)的外壁設(shè)置的注漿管為第一注漿管，沿所述風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)的內(nèi)壁設(shè)置的注漿管為第二注漿管，所述第一注漿管和所述第二注漿管均為四根，且沿所述風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)的圓周方向錯(cuò)開45°角設(shè)置。
[0014]進(jìn)一步地，所述風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)在其主風(fēng)方向的軸線上的內(nèi)壁和外壁上分別設(shè)置有注漿盤，所述注漿盤與所述注漿管連通。
[0015]進(jìn)一步地，所述混凝土基礎(chǔ)的表面與所述風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)垂直接觸處設(shè)置有防水結(jié)構(gòu)，所述防水結(jié)構(gòu)包括至少兩層改性環(huán)氧樹脂防水層，任意相鄰兩層改性環(huán)氧樹脂防水層之間設(shè)置有玻璃纖維布層。
[0016]本發(fā)明還提供了一種風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)與混凝土的粘結(jié)施工方法，以輔助解決上述技術(shù)問題。該施工方法用于施工上述任一項(xiàng)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)與混凝土的粘結(jié)結(jié)構(gòu)，該施工方法包括:
[0017]灌注改性環(huán)氧樹脂步驟:所述風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)的內(nèi)壁、外壁及端頭板與所述混凝土基礎(chǔ)之間分別灌注改性環(huán)氧樹脂，得到改性環(huán)氧樹脂層。
[0018]進(jìn)一步地，還包括預(yù)埋注漿管路步驟；
[0019]所述預(yù)埋注漿管路步驟:在所述風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)的端頭板的下方敷設(shè)注漿環(huán)，從所述注漿環(huán)分別沿所述風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)的內(nèi)壁和外壁向上引出若干注漿管，使得所述注漿管與所述注漿環(huán)連通，在所述注漿環(huán)上開設(shè)若干出漿口，所述出漿口分別對(duì)應(yīng)于所述風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)的內(nèi)壁、外壁及端頭板與所述混凝土基礎(chǔ)之間的位置；
[0020]所述灌注改性環(huán)氧樹脂步驟:向所述注漿管內(nèi)灌注改性環(huán)氧樹脂，使得改性環(huán)氧樹脂依次經(jīng)所述注漿管、所述注漿環(huán)以及所述出漿口流至所述風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)的內(nèi)壁、外壁及端頭板與所述混凝土基礎(chǔ)之間，得到所述改性環(huán)氧樹脂層。
[0021]進(jìn)一步地，沿所述風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)的外壁設(shè)置的注漿管為第一注漿管，沿所述風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)的內(nèi)壁設(shè)置的注漿管為第二注漿管，所述第一注漿管和所述第二注漿管均為四根，且沿所述風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)的圓周方向錯(cuò)開45°角設(shè)置；
[0022]所述灌注改性環(huán)氧樹脂步驟:先向四根第一注漿管中位于對(duì)角線的兩根第一注漿管灌注改性環(huán)氧樹脂，同時(shí)觀察另一對(duì)角線上的第一注漿管以及四根第二注漿管上的孔的排氣及出漿情況，出漿后停止向該兩根第一注漿管灌注；當(dāng)壓力達(dá)到0.5MPa時(shí)，持續(xù)5min，再依次逐孔補(bǔ)灌，保持壓力0.5MPa持續(xù)5min，割斷各注漿管，并用環(huán)氧砂漿修補(bǔ)。
[0023]進(jìn)一步地，所述預(yù)埋注漿管路步驟還包括:
[0024]在所述注漿管上設(shè)置注漿盤，并所述注漿盤與所述注漿管連通，所述注漿盤設(shè)置在所述風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)的主風(fēng)方向的軸線上的內(nèi)壁和外壁上。
[0025]進(jìn)一步地，還包括灌漿后防水處理步驟，所述灌漿后防水處理步驟在所述灌注改性環(huán)氧樹脂步驟之后；
[0026]所述灌漿后防水處理步驟:在所述混凝土基礎(chǔ)的表面與所述風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)鋼環(huán)垂直接觸處涂刷改性環(huán)氧樹脂防水層，在該層改性環(huán)氧樹脂防水層上鋪設(shè)玻璃纖維布層，再在所述玻璃纖維布層上面涂刷一層改性環(huán)氧樹脂防水層。
[0027]本發(fā)明提供的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)