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图 1 基础环连接图 2 地脚螺栓连接风电机组基础环穿孔钢筋配筋计算吉林省电力勘测设计院 图 1 基础环连接 图 2 地脚螺栓连接 风电机组基础环穿孔钢筋配筋计算 吉林省电力勘测设计院 ■ 陈康东 摘 要：将基础环和穿孔钢筋作为风电机组塔筒的固接柱脚，对基础环穿孔钢筋进行受力分析，同时参 考钢柱固接柱脚的计算方法，给出核算基础环穿孔钢筋是否满足传递塔筒底部弯矩要求的计算 公式。 关键词：风电机组；基础；基础环；穿孔钢筋；风电场；风力发电 一 引言 风力发电机钢制塔筒是通过在基础混凝土内 预埋构件来实现塔筒和基础的牢固连接，通常预 埋构件有基础环和地脚螺栓，分别见图 1 与图 2。 地脚螺栓连接型式中，在塔筒底部弯矩作用 下，部分地脚螺栓受拉，通过以轴向拉力将塔筒底 部弯矩传至风电机组基础底面。基础环穿孔钢筋 的连接型式中，把基础环和穿孔钢筋组成的预埋 件作为风电机组塔架柱脚，并将其作为固接柱脚 计算，塔筒传至基础环的弯矩通过穿孔钢筋传至 风电机组基础台柱，再传至风电机组基础。 目前风电机组基础设计中对基础环穿孔钢筋 并没有深入计算，一般根据设计经验进行配筋，根 据风电机组厂家的基础环壁孔洞位置，采用三级 钢圆28 钢筋或圆32 钢筋，逐孔布置、二一均布(一 个孔布两根，一个孔布一根)或二二均布等方式进 行穿孔钢筋的布置。 本文对基础环穿孔钢筋进行受力分析，同时 参考钢柱固接柱脚的计算方法，给出核算基础环 穿孔钢筋是否满足传递塔筒底部弯矩要求的计算 公式，希望能为广大风电机组基础设计者提供有 益帮助。 45 SOLAR ENERGY 05/2013 太 阳 能5000 3500 3500 5000基础环 1890 1890510 5100 . 2 %1000161512001100- 2 太 阳 能 5000 3500 3500 5000 基础环 1890 1890 510 510 0 . 2 % 1000 1615 1200 1100 - 2 . 9 0 0 200 1250 1000 1000 1250 17000 图 3 风电机组基础剖面图 N M V 510 1615 D 图 4 基础环顶面受力分析 NN N R N 图 5 基础环穿孔钢筋受力分析 SOLAR ENERGY 二 计算原理 风力发电机钢制塔筒是通过在基础混凝土内 预埋构件来实现塔筒和基础的牢固连接，通常的 预埋构件有基础环和地脚螺栓。基础环的安装简 单，调平步骤容易，目前这种连接型式被大多数风 电机组厂家所采用。基础环连接方式见风电机组 基础剖面图3。基础环作为连接风电机组塔筒和风 电机组基础的重要构件，将风电机组传至塔筒底 部的荷载通过基础环传至风电机组基础，这种连 接型式具有以下特点： (1) 塔筒通过螺栓连接在基础环上，基础环埋 入基础混凝土中，基础环壁上有穿孔钢筋将传至 其上的力分散至钢筋混凝土基础上。 (2) 塔筒底部的轴向压力通过基础环底面圆环 板传至风电机组基础，轴向拉力通过台柱纵筋传 至风电机组基础。 (3) 塔筒底部的弯矩及剪力全部由基础环外围 钢筋混凝土台柱承担，再传至基础。 (4) 在整个连接体系中，基础环穿孔钢筋起着 重要的传力作用。 塔筒承受的荷载传至基础环顶面，基础环顶 面受力见图4。在塔筒底部弯矩作用下，基础环截 面的正应力使基础环壁产生轴向力，此轴向力通 过基础环壁上穿孔钢筋的抗剪强度传到基础环外 台柱的混凝土上。 Nv=av f y As Nv=0.43As??Ec fc (2) (3) 式中：Nv 为 一根穿孔钢筋的受剪承载力设计 值，取式(2)、(3)中较小值；M为基础环顶部的弯矩 设计值；R为基础环最外侧至中心的距离；As 为 一 根穿孔钢筋的截面面积；fy为穿孔钢筋的抗拉强度 设计值；fc 为台柱混凝土抗压强度设计值；Ec 为 台 柱混凝土的弹性模量；av 为穿孔钢筋的抗剪承载 塔筒的轴向力通过基础环底面底板直接传给 基础时，基础环壁穿孔钢筋仅需考虑塔筒底部的 弯矩作用，穿孔钢筋的受力如图5 所示，基础环一 侧穿孔钢筋的数量 n，可按式(1)计算： 1 n ·Nv(sin( i)+1)R=M (1) n i=0 46 SOLAR ENERGY 05/2013 太 阳 能 技术产品与工程 太 阳 能350035001610 1890 1890 16101 257 25 200 196 252990 28 10 50 20350 太 阳 能 3500 3500 1610 1890 1890 1610 1 257 25 200 1 96 25 29 90 28 10 50 20 26 150 400 350 400 500 35