新型風力發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承臺基礎環式基礎少得多。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，傳統的承臺+ 基礎環需要的鋼筋量為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。節約混凝土約40%，節約鋼筋約30%，材料的節約不僅節省了投資，這些鋼筋、混凝土都是通過大量消耗能源形成的，節省了材料，也就為節能減排作出了貢獻。
　　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生變化和累積損傷、開裂，當裂紋擴展到一定程度后，零件發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，很難發現，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。
　　對于傳統的承臺+ 基礎環式風電機組基礎，基礎環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生彎曲變形。