近年來,為了開發低風速區域,風機的塔筒高度不斷加高,風機塔筒與風機基礎的連接方式也發生了變化,由原來的基礎環連接變成了錨栓連接,避免了基礎環連接時出現的應力集中現象。
預應力錨栓替代了基礎環,而風機基礎的形式仍為普通的基礎形式。預應力錨栓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。由于對錨栓施加預應力,混凝土基礎始終處于受壓狀態,因此采用預應力錨栓的風機基礎就不會出現基礎環兩側混凝土出現應力集中而產生破壞的情況。
錨栓代替基礎環成為塔筒與風機基礎的連接方式,從而使錨栓的結構計算成為基礎設計中一個不可少的環節。小編就錨栓的計算做一些簡單介紹。
1、錨栓的計算公式
由于風機荷載中彎矩值較大,對于錨栓及風機基礎來說所受荷載為偏心荷載,由上部風機傳遞至每個錨栓上的作用力是不同的,只需要計算出所有錨栓中作用力最大的一個,用來驗算錨栓的預張力是否滿足要求。根據《建筑樁基技術規范》(JGJ 94-2008)中偏心豎向力作用下,樁頂的豎向力計算公式如下:
圖1:錨栓的平面布置圖
2、案例分析
表1:作用在基礎段法蘭的荷載(不包括安全系數)
表2:錨栓1/4圓弧內外圈 的值
以某風電場單機容量2.0MW的預應力錨栓基礎為例,對預應力錨栓基礎中的錨栓進行校核。
該2.0MW風機的荷載資料如表1所示。
預應力錨栓采用10.9級M48高強螺栓,分兩圈沿圓周均勻布置,每圈布置80根,一共160根。內圈到圓心的距離為2.05m,外圈到圓心的距離為2.2m。

由于錨桿為圓心對稱布置,只要計算1/4圓弧內的錨桿的內力即可,計算時選擇最不利荷載進行計算,公式里的荷載標準值均采用設計值。
根據上述公式,可計算出錨栓內外圈 的值如下表。

由上述公式計算出錨栓中最大作用力為973.11kN,10.9級M48高強螺栓的抗拉強度Fy=1000kN,故采用10.9級M42高強螺栓能滿足要求。
3、結論
由錨栓的計算公式和案例分析可知,在風機塔筒直徑不變的情況下,當錨栓不能滿足預應力要求時,可增加錨栓的數量或增加錨栓的等級來滿足設計要求。
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