專利名稱：一種樁柱一體式地面光伏支架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能地面光伏支架。
背景技術(shù)：
太陽能光伏支架作為太陽能光伏主件的支撐結(jié)構(gòu)，一般大面積連續(xù)布置，是太陽 能光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，太陽能光伏支架應有足夠的強度和剛度確保有足夠的承 載能力，在保證承載能力同時，太陽能光伏支架需要盡可能結(jié)構(gòu)簡單、安裝便捷。下面我們 將簡要介紹幾種典型的太陽能光伏支架結(jié)構(gòu)及其性能指標，并以此提出本發(fā)明的內(nèi)容。目前已有的地面光伏支架技術(shù)中，最常見的為混凝土基礎光伏支架，此種光伏支 架采用混凝土基礎與上部金屬結(jié)構(gòu)支架組合設計，在基礎面將上部金屬結(jié)構(gòu)支架固定聯(lián) 接，但由于混凝土基礎與上部金屬結(jié)構(gòu)支架施工工藝不同，導致基礎施工勢必存在大量的 土方開挖，對原地表植被造成破壞并對施工場地周圍造成沙塵污染，混凝土基礎施工屬濕 作業(yè)，施工后期還有大量土方外運，導致了施工周期長，勞動力成本高。另外，還有一種新型雙樁光伏支架，此種光伏支架采用雙樁設計，以取代混凝土基 礎光伏支架中的獨立混凝土基礎，樁柱采用分離設計并通過螺栓在樁頂面連接固定，但由 于目前成樁工藝的缺陷，實際操作中樁頂面標高及平面坐標點位置不可能與設計圖重合， 從而需要通過調(diào)整支架主體來保證橫梁上部軌道頂面在同一個平面上及軌道中心的重合， 但此種光伏支架由于需設置復雜調(diào)整機構(gòu)，且操作不便，理論上必須設置4個調(diào)節(jié)點，導致 調(diào)整點過多調(diào)整不可行，轉(zhuǎn)而主要控制成樁施工工藝，但由于地質(zhì)情況相對復雜，土質(zhì)的不 均勻性及土層中的碎石孤石，對成樁有非常大的影響，且成樁自身存在離散性偏差，最終導 致此種新型雙樁光伏支架無法大面積實施。新型雙樁光伏支架雖然克服了混凝土基礎光伏 支架的混凝土基礎施工作業(yè)的相關(guān)弊端，但無法克服自身調(diào)整困難的先天缺陷，在安裝的 便利性上反而不如混凝土基礎光伏支架。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種樁柱一體式地面光伏支架。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是該樁柱一體式地面光伏支架包括 至少兩根間隔分布的橫梁，各橫梁之間相互平行；所述橫梁在其頂面上沿長度方向間隔地 固定聯(lián)接有至少兩根軌道，橫梁在其與各軌道的連接區(qū)域上沿橫梁的長度方向設有一個以 上軌道調(diào)節(jié)孔，橫梁在所述軌道調(diào)節(jié)孔處與相應的所述軌道固定聯(lián)接，各軌道之間相互平 行；至少兩根橫梁在其背面上連接有支撐體，所述支撐體包括立柱和撐桿，所述立柱與水平 面垂直，立柱的上部與橫梁之間為上下可調(diào)式鉸接；立柱上設有預置孔區(qū)域，所述預置孔區(qū) 域在立柱與橫梁的連接處的下方，所述預置孔區(qū)域設置有至少兩個預置孔，各預置孔沿立 柱的長度方向間隔分布；所述撐桿的一端在立柱的預置孔處與立柱鉸接在一起，撐桿的另 一端與橫梁鉸接在一起。進一步地，本發(fā)明所述立柱的預置孔區(qū)域在其與撐桿相對的一側(cè)設有凹槽，撐桿的端部置于所述凹槽內(nèi)。進一步地，本發(fā)明所述立柱的上部與橫梁之間設有第一連接裝置，所述第一連接 裝置包括第一節(jié)點板和第一連接件，所述第一節(jié)點板與橫梁固定聯(lián)接，所述第一節(jié)點板設 有開口 ；所述第一連接件設有長條形槽孔，所述第一連接件的下端與立柱的上部固定聯(lián)接， 所述第一連接件的上端通過貫穿開口和長條形槽孔的螺栓與第一節(jié)點板鉸接在一起。進一步地，本發(fā)明所述立柱的上部設有兩個以上第一調(diào)節(jié)孔，所述第一調(diào)節(jié)孔沿 立柱的長度方向間隔分布，立柱在所述第一調(diào)節(jié)孔處與橫梁鉸接。進一步地，本發(fā)明在所述軌道與橫梁的連接處設有第二連接裝置；所述第二連接 裝置的一端與軌道固定聯(lián)接，所述第二連接裝置的另一端開有長條形第二調(diào)節(jié)孔，該長條 形第二調(diào)節(jié)孔的長度方向與橫梁的長度方向垂直；橫梁上的所述軌道調(diào)節(jié)孔為長條形，所 述軌道調(diào)節(jié)孔的長度方向與長條形第二調(diào)節(jié)孔的長度方向垂直；第二連接裝置通過貫穿第 二調(diào)節(jié)孔和所述軌道調(diào)節(jié)孔的螺栓與橫梁固定聯(lián)接。進一步地，本發(fā)明在所述立柱的預置孔區(qū)域中，預置孔的設置還滿足式(1)所示 的關(guān)系
_2] L = ^(LlCOsa)2 +L23 +L1 sin a- L2( 1)式(1)中，L表示立柱上預置孔區(qū)域的最上端一個預置孔的幾何中心與最下端一 個預置孔的幾何中心之間的距離，L1表示撐桿與橫梁的連接點至立柱與橫梁的連接點之間 的距離，L2表示立柱最上端一個預置孔的幾何中心至立柱與橫梁的連接點之間的距離，L3 表示撐桿與立柱的連接點至撐桿與橫梁的連接點之間的距離，α為橫梁的長度方向與水平 面之間的夾角，α = 0 80°。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明樁柱一體式地面光伏支架由于采用立柱、橫梁和撐桿相互支撐的上部結(jié)構(gòu) 和獨立剛性承載鋼樁的下部結(jié)構(gòu)，可承受光伏組件自重及風、雪荷載作用下的多種荷載組 合，直接采用液壓打樁機將樁壓至設定深度，所以無需預制混凝土基礎，避免了大量的土方 開挖對原地表植被的破壞及施工場地周圍的沙塵污染，無濕作業(yè)及后期的土方外運，大大 縮短施工周期，節(jié)約勞動力成本，較混凝土基礎光伏支架節(jié)省建設投資30% 50%，節(jié)省 建設周期50 %以上；由于本發(fā)明采用樁柱一體設計，樁柱之間無任何連接，較樁柱分離式 支架省略了連接節(jié)點，所以縮短連接時間；由于本發(fā)明立柱的上部與橫梁之間為上下可調(diào) 式鉸接、立柱上設有預置孔、第二連接裝置上設有調(diào)節(jié)孔，因此可方便調(diào)整由于成樁工藝 引起的誤差，實現(xiàn)控制軌道頂部的共面及軌道中心的重合；本發(fā)明立柱的預置孔區(qū)域?qū)︻A
置孔的設置在滿足關(guān)系式Z = cos α)2+Z^ +L1 &1^-12時，可實現(xiàn)在不同緯度地區(qū)使
橫梁與水平面之間的夾角在0 80°范圍內(nèi)可調(diào)，最大限度提高光伏組件的工作效率，所 以較雙樁光伏支架實現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)可調(diào)并大大簡化了調(diào)整工藝；橫梁與立柱在第一連接裝 置處采用開口式連接，大大縮短了連接時間，可較雙樁光伏支架可在節(jié)省安裝連接工程量 40 % 60 %，節(jié)省安裝時間40 % 60 %的情況下實現(xiàn)支架可方便調(diào)節(jié)。本發(fā)明這種安裝便 捷、調(diào)整靈活的樁柱一體式地面光伏支架及其結(jié)構(gòu)設計在大型光伏地面電站中有廣闊的應 用前景。


圖1是本發(fā)明樁柱一體式地面可調(diào)光伏支架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明樁柱一體式地面可調(diào)光伏支架的使用狀態(tài)圖；圖3是圖1中橫梁與立柱的連接處的連接示意圖；圖4是圖3的A-A剖視圖；圖5是圖1中橫梁與軌道的連接處的連接示意圖；圖6是圖1中立柱與撐桿的連接處的連接示意圖；圖7是圖6的B-B剖視圖。其中1、立柱；2、橫梁；3、橫撐；4、軌道；5、光伏組件；6、第一連接裝置；7、第二連 接裝置；8、立柱預置孔；9、第一節(jié)點板；10、第一連接件；11、長條形槽孔；12、開口 ；13、第 二調(diào)節(jié)孔；14、軌道調(diào)節(jié)孔；15、凹槽。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。如圖1、圖2所示，在本實施方式中，樁柱一體式地面可調(diào)光伏支架包括三根間隔 分布的橫梁2，各橫梁2之間相互平行。橫梁2在其頂面上沿長度方向間隔地固定聯(lián)接有 四根軌道4。每根橫梁2上設有若干個軌道調(diào)節(jié)孔14，這些軌道調(diào)節(jié)孔14具體位于橫梁2 與各軌道4的連接區(qū)域上；在橫梁2與每根軌道4的連接區(qū)域上，沿橫梁2的長度方向設 有兩個軌道調(diào)節(jié)孔14 ；橫梁2在軌道調(diào)節(jié)孔14處與相應的軌道4固定聯(lián)接，各軌道4之間 相互平行；三根橫梁2在其背面上連接有支撐體，支撐體包括立柱1和撐桿3。其中，立柱 1與水平面垂直，直接采用液壓打樁機將其壓至設定深度，采用樁柱一體式所以無需預制混 凝土基礎，避免了大量的土方開挖對原地表植被的破壞及施工場地周圍的沙塵污染，無濕 作業(yè)及后期的土方外運，大大縮短施工周期，節(jié)約勞動力成本，較混凝土基礎光伏支架節(jié)省 建設投資30 % 50 %，節(jié)省建設周期50 %以上，樁柱之間無任何連接，較樁柱分離式支架 省略了連接節(jié)點，立柱1設有預置孔區(qū)域，所述預置孔區(qū)域在立柱1與橫梁2的連接處的下 方，在立柱1的預置孔區(qū)域設置有至少兩個預置孔8，各預置孔8沿立柱1的長度方向間隔 分布；立柱1的一端和撐桿2的一端分別與橫梁2鉸接，撐桿3的另一端在立柱1的預置孔 8處與立柱1鉸接在一起。如圖3、圖4所示，可在立柱1與橫梁2之間設有第一連接裝置6，第一連接裝置6 包括第一節(jié)點板9和第一連接件10，第一節(jié)點板9設有開口 12。第一節(jié)點板9與橫梁2固 定聯(lián)接；第一連接件10設有長條形槽孔11，第一連接件10的下端與立柱1固定聯(lián)接；第一 連接件10的上端通過貫穿開口 12和長條形槽孔11的螺栓與第一節(jié)點板9鉸接在一起，通 過沿長條形槽孔11的長度方向調(diào)整螺栓的高度即可實現(xiàn)立柱1的豎直上下可調(diào)，從而消除 立柱1成樁后柱頂標高引起的誤差。由于第一節(jié)點板9設有開口 12，直接將貫穿長條形槽 孔11的螺栓卡入第一節(jié)點板9的開口 12，即可實現(xiàn)橫梁2與立柱1的現(xiàn)場快速鉸接連接， 從而節(jié)省連接時間。作為上下可調(diào)式鉸接的另一種實施方式，立柱1的上部設有兩個以上 第一調(diào)節(jié)孔(未在圖中示出)，第一調(diào)節(jié)孔沿立柱1的長度方向分布，通過選擇與橫梁2鉸 接的第一調(diào)節(jié)孔即可實現(xiàn)立柱1的豎直上下可調(diào)。如圖5所示，軌道4與橫梁2之間可設有第二連接裝置7，第二連接裝置7的一端與軌道4固定聯(lián)接，第二連接裝置7的另一端開有長條形第二調(diào)節(jié)孔13，該長條形第二調(diào)節(jié) 孔13的長度方向與橫梁2的長度方向垂直，使第二連接裝置7可沿垂直于橫梁2的方向調(diào) 整。橫梁2上設置的軌道調(diào)節(jié)孔14為長條形，且軌道調(diào)節(jié)孔14的長度方向與長條形第二 調(diào)節(jié)孔13的長度方向垂直；使第二連接裝置7亦可沿橫梁2的長度方向調(diào)整；第二連接裝 置7通過貫穿第二調(diào)節(jié)孔13和軌道調(diào)節(jié)孔14的螺栓與橫梁2固定聯(lián)接。通過調(diào)節(jié)第二連 接裝置7與橫梁2的相對位置，實現(xiàn)軌道4頂部的共面及軌道4幾何中心的重合。如圖6所示，立柱1的預置孔區(qū)域設置有至少兩個預置孔8，各預置孔8沿立柱1 的長度方向間隔分布；立柱1的一端和撐桿3的一端分別與橫梁2鉸接，撐桿3的另一端在 立柱1的預置孔8處與立柱1鉸接在一起，且預置孔區(qū)域中預置孔的設置長度滿足式1所 示的關(guān)系L = ^(Li cos a)2 +Ll+L1 sin a-L2(1)式(1)中，L表示立柱上預置孔區(qū)域的最上端一個預置孔的幾何中心與最下端一 個預置孔的幾何中心之間的距離，L1表示撐桿與橫梁的連接點至立柱與橫梁的連接點之間 的距離，L2表示立柱最上端一個預置孔的幾何中心至立柱與橫梁的連接點之間的距離，L3 表示撐桿與立柱的連接點至撐桿與橫梁的連接點之間的距離，α為橫梁的長度方向與水平 面之間的夾角(即安裝角度)，α = 0 80°。本發(fā)明可針對不同緯度地區(qū)對預置孔進行不同的設置。根據(jù)地理學知識，北半球 太陽電池組件方位角朝南，安裝角度α與緯度有關(guān)，赤道附近緯度N為0°，太陽輻照角度 全年幾乎為90°，所以安裝角度α為0°，全年無需調(diào)整支架安裝角度a。還有如我國陜 西靖邊榆林地區(qū)位于N 36° 57' N 39° 35'之間，太陽輻照角度在64. 5° (夏天) 39.5° (冬天)之間，所以安裝角度α在25.5° (夏天) 50.5° (冬天)之間，全年平 均38°，為此可在立柱1上設置3個預置孔，從上至下分別對應夏天、全年平均和冬天的太 陽輻照角度，安裝角度α分別在25. 5°、38°和50. 5°之間實現(xiàn)可調(diào)。當然也可以根據(jù)太 陽的運動軌跡設置更多的預置孔，進行支架安裝角度α —季度一調(diào)整或一月一調(diào)整，從而 根據(jù)所在地區(qū)緯度及季節(jié)的不同，實現(xiàn)橫梁2與水平面之間的夾角在0 80°范圍內(nèi)可調(diào)， 最大限度提高光伏組件5的工作效率。如圖7所示，立柱1的預置孔區(qū)域可在其與撐桿3相對的一側(cè)設有凹槽15，撐桿3 的端部可快速地置于凹槽15內(nèi)并通過貫穿立柱1預置孔8的螺栓與撐桿3鉸接在一起。根據(jù)平面幾何學知識，三根桿件兩兩相交組成的三角形結(jié)構(gòu)，縮短或增加其中一 根桿件的長度，長度變化邊的對角大小也會隨之改變，保持三角形長度變化桿件與水平面 垂直，根據(jù)所在地區(qū)緯度及季節(jié)太陽輻照角度的不同，可預先計算出此對角不同的數(shù)值，并 推算出此角度下桿件長度的變化值，并在該桿件相應位置標記開孔，本發(fā)明就是通過預先 在立柱1上設置不同的標記孔即圖中所示的預置孔8，通過選擇立柱1上不同的預置孔8， 調(diào)整立柱1與撐桿3鉸接連接點的位置，改變立柱1與橫梁2、撐桿3組成的三角形的桿件 長度，改變立柱1對角大小，實現(xiàn)安裝角度α的快速調(diào)整。本發(fā)明由于采用了樁柱一體式單柱可調(diào)節(jié)點的設計方法提高了支架安裝的便利 性，大大縮短了安裝周期，節(jié)省了安裝成本。這種安裝便捷、調(diào)整靈活的樁柱一體式地面光 伏支架及其結(jié)構(gòu)設計在大型光伏地面電站中有廣闊的應用前景。
權(quán)利要求
一種樁柱一體式地面光伏支架，其特征是包括至少兩根間隔分布的橫梁(2)，各橫梁(2)之間相互平行；所述橫梁(2)在其頂面上沿長度方向間隔地固定聯(lián)接有至少兩根軌道(4)，橫梁(2)在其與各軌道(4)的連接區(qū)域上沿橫梁(2)的長度方向設有一個以上軌道調(diào)節(jié)孔，橫梁(2)在所述軌道調(diào)節(jié)孔處與相應的所述軌道(4)固定聯(lián)接，各軌道(4)之間相互平行；至少兩根橫梁(2)在其背面上連接有支撐體，所述支撐體包括立柱(1)和撐桿(3)，所述立柱(1)與水平面垂直，立柱(1)的上部與橫梁(2)之間為上下可調(diào)式鉸接；立柱(1)上設有預置孔區(qū)域，所述預置孔區(qū)域在立柱(1)與橫梁(2)的連接處的下方，所述預置孔區(qū)域設置有至少兩個預置孔(8)，各預置孔(8)沿立柱(1)的長度方向間隔分布；所述撐桿(3)的一端在立柱(1)的預置孔(8)處與立柱(1)鉸接在一起，撐桿(3)的另一端與橫梁(2)鉸接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樁柱一體式地面光伏支架，其特征是所述立柱(1)的預置 孔區(qū)域在其與撐桿(3)相對的一側(cè)設有凹槽(15)，撐桿(3)的端部置于所述凹槽(15)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的樁柱一體式地面光伏支架，其特征是所述立柱(1)的 上部與橫梁(2)之間設有第一連接裝置(6)，所述第一連接裝置(6)包括第一節(jié)點板(9)和 第一連接件(10)，所述第一節(jié)點板(9)與橫梁(2)固定聯(lián)接，所述第一節(jié)點板(9)設有開 口(12)；所述第一連接件(10)設有長條形槽孔(11)，所述第一連接件(10)的下端與立柱 (1)的上部固定聯(lián)接，所述第一連接件(10)的上端通過貫穿開口(12)和長條形槽孔(11) 的螺栓與第一節(jié)點板(9)鉸接在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的樁柱一體式地面光伏支架，其特征是所述立柱的上部 設有兩個以上第一調(diào)節(jié)孔，所述第一調(diào)節(jié)孔沿立柱(1)的長度方向間隔分布，立柱(1)在所 述第一調(diào)節(jié)孔處與橫梁(2)鉸接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的樁柱一體式地面光伏支架，其特征是在所述軌道(4)與 橫梁(2)的連接處設有第二連接裝置(7)；所述第二連接裝置(7)的一端與軌道(4)固定 聯(lián)接，所述第二連接裝置(7)的另一端開有長條形第二調(diào)節(jié)孔(13)，該長條形第二調(diào)節(jié)孔 (13)的長度方向與橫梁(2)的長度方向垂直；橫梁(2)上的所述軌道調(diào)節(jié)孔(14)為長條 形，所述軌道調(diào)節(jié)孔(14)的長度方向與長條形第二調(diào)節(jié)孔(13)的長度方向垂直；第二連接 裝置(7)通過貫穿第二調(diào)節(jié)孔(13)和所述軌道調(diào)節(jié)孔(14)的螺栓與橫梁(2)固定聯(lián)接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的樁柱一體式地面光伏支架，其特征是在所述立柱(1)的 預置孔區(qū)域中，預置孔的設置還滿足式(1)所示的關(guān)系L = J(L1 cos α)2 +L23 + L1 sin a-L2( 1)式(1)中，L表示立柱上預置孔區(qū)域的最上端一個預置孔的幾何中心與最下端一個預 置孔的幾何中心之間的距離，L1表示撐桿與橫梁的連接點至立柱與橫梁的連接點之間的距 離，L2表示立柱最上端一個預置孔的幾何中心至立柱與橫梁的連接點之間的距離，L3表示 撐桿與立柱的連接點至撐桿與橫梁的連接點之間的距離，α為橫梁的長度方向與水平面之 間的夾角，α = 0 80°。
全文摘要
本發(fā)明公開一種樁柱一體式地面光伏支架，包括至少兩根間隔分布的橫梁，各橫梁之間相互平行；橫梁在其頂面上沿長度方向間隔地固定聯(lián)接有至少兩根軌道，橫梁在其與各軌道的連接區(qū)域上沿橫梁的長度方向設有一個以上軌道調(diào)節(jié)孔，橫梁在軌道調(diào)節(jié)孔處與相應的所述軌道固定聯(lián)接，各軌道之間相互平行；至少兩根橫梁在其背面上連接有支撐體，支撐體包括立柱和撐桿，立柱與水平面垂直，立柱的上部與橫梁之間為上下可調(diào)式鉸接；立柱上設有預置孔區(qū)域，預置孔區(qū)域在立柱與橫梁的連接處的下方，預置孔區(qū)域設置有至少兩個預置孔，各預置孔沿立柱的長度方向間隔分布；撐桿的一端在立柱的預置孔處與立柱鉸接在一起，撐桿的另一端與橫梁鉸接在一起。
文檔編號H02N6/00GK101958664SQ20101025355
公開日2011年1月26日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者葉水泉, 牟峻臣, 王曄 申請人:杭州國電能源環(huán)境設計研究有限公司