新型風力發(fā)電機組梁板式預應力錨栓基礎應用

　　2 兩種基礎的比較分析
　　2.1鋼筋、混凝土的用量
　　從上面兩個圖可以看出，梁板式預應力錨栓基礎的混凝土用量明顯比傳統(tǒng)承臺基礎環(huán)式基礎少得多。以我公司采用的天威風電機組為例，在相同的地質條件下，對于TW1500/82，輪轂高度70m，傳統(tǒng)的承臺+ 基礎環(huán)需要的鋼筋量為38 噸左右，混凝土用量約450m3。而新型的梁板式預應力錨栓基礎鋼筋用量為27 噸左右，混凝土用量約270m3。節(jié)約混凝土約40%，節(jié)約鋼筋約30%，材料的節(jié)約不僅節(jié)省了投資，這些鋼筋、混凝土都是通過大量消耗能源形成的，節(jié)省了材料，也就為節(jié)能減排作出了貢獻。
　　2.2 力學分析
　　風電機組是在風的推動下生產電力。眾所周知，風是不穩(wěn)定的，不僅有大小的變化，還有方向的變化，紊流的影響。甚至風輪上的葉片轉到不同位置，不同的時間，所經受的風的大小也不一樣。這種變化有時還非常大，非常突然，這就是風電機組的運行特點。因此，風電機組的受力不僅要考慮機組承受的極限載荷。還要認真分析機組所受的交變載荷，這種交變載荷的大小在變化，方向也在變化，我們把機械零件在這種變動載荷作用下，材料內部組織逐漸發(fā)生變化和累積損傷、開裂，當裂紋擴展到一定程度后，零件發(fā)生突然斷裂造成的零件破壞，稱為疲勞破壞或疲勞。疲勞破壞是循環(huán)引起的延時斷裂，其斷裂應力水平往往低于材料的抗拉強度，甚至低于材料的屈服強度。這種破壞常常是累積形成的，突然破壞，在破壞前，很難發(fā)現(xiàn)，造成的損失和危害也比較大，在機組設計時應引起高度重視。

　　引起疲勞破壞的因素有零件所承受的應力大小、零件本身存在的表面及內部缺陷（缺口、裂紋、組織粗大及缺陷等）。研究表明零件結構的應力集中往往是造成零件疲勞破壞的最大根源。
　　對于傳統(tǒng)的承臺+ 基礎環(huán)式風電機組基礎，基礎環(huán)埋入混凝土中的部分是一個剛性結構，而露出部分以及整個塔筒又是一個柔性體，在基礎環(huán)和混凝土基礎最上面的交線，就形成了一個應力集中部位，如果基礎環(huán)在這個部位材料有缺陷或承受的應力過大，就很容易在這個部位造成疲勞破壞。
　　那么梁板式預應力錨栓基礎又是怎樣的？首先，我們先分析錨栓在基礎中是怎樣一個情況，這種基礎形式并不是將錨栓和混凝土澆筑在一起，它是由上錨板、下錨板、錨栓、PVC 護管等組成，在上錨板和下錨板之間用PVC護管將錨栓與混凝土隔離，而且要密封，澆筑過程中水不能進入到護管內，以免對錨栓造成腐蝕。當錨栓受到拉力時，錨栓的下錨板以上部分會均勻受力，整個錨栓是一個彈性體，沒有彈性部分和剛性部分的界面，從而避免了應力集中。
　　2.3 施工方面
　　從圖1 和圖2 的比較可以看出，梁板式預應力錨栓基礎比承臺+ 基礎環(huán)式風電機組基礎在鋼筋綁扎、支模板方面稍復雜些，特別是在支模板方面，模板的需求量加大，比較費工，個別位置還需準備一些定型模板。盡管如此，考慮到節(jié)省那么多材料，還改善了塔筒的受力狀況，費點事也是值得的。
　　下面再討論這種基礎施工時應注意的幾個事項。首先是上下錨板加工時，穿錨栓的孔必須要符合圖紙，尺寸準確，否則會影響塔筒的安裝。上錨板必須平整，不得有死彎。其次，錨栓生產前，材料必須全部進行嚴格的無損探傷，成分要符合設計要求。螺紋最好采用滾絲機滾制，盡量不要采用車加工車削螺紋。熱處理一定要采用吊爐，也就是將螺栓豎直掛在爐內，以防熱處理過程中發(fā)生彎曲變形。