陆上风电装配式基础结构研究综述

陆上风电结构的基础通常采用现场浇筑混凝土的施工方式,效率低,污染大,质量难以保障,不利于风电产业的高质量发展。装配式风电基础结构采用了标准化设计、工厂化生产的建造方式,能大幅缩短风电场建设周期,有效保障基础质量,并减少对环境的污染,是风电转型升级和降本增效的重要举措之一。搜集、整理和归纳陆上风电装配式基础结构及研究现状,针对风电装配式基础结构的特点,总结了梁板基础、多足基础等6类主要的风电装配式基础结构形式,并对每种形式的特点、研究现状做了详细的分析,列举了部分国内外应用装配式基础的陆上风电场项目。结果表明:陆上风电装配式基础结构需要进一步完善设计依据,优化结构形式,形成全寿命设计理论与性能控制方法,以支撑风电结构高质量发展。

输电铁塔装配式基础抗剪键连接的剪切性能

预制构件连接方法及其界面剪切性能影响整个输电铁塔装配式基础的受力和变形.针对螺栓连接易松动、变形大之类的问题,提出采用高强灌浆料灌注成形的十字形抗剪键作为输电铁塔装配式基础连接方案.采用室内剪切试验和数值模拟,研究该抗剪键连接的剪切性能,并与常用的螺栓连接进行对比分析.结果表明:十字形抗剪键剪切破坏模式为剪断型脆性破坏,破坏形态表现为以抗剪键为中心向外略有扩展成菱形.和螺栓连接相比,抗剪键连接的剪切强度略低,但剪切刚度显著提高.浇筑过程中灌浆料外溢对界面抗剪强度有提高作用.抗剪键的抗剪性能与灌浆料强度正相关,但提高灌浆料强度对抗剪性能提升并不明显.抗剪键深度对抗剪性能有影响,但在抗剪键深度超过20 mm后,抗剪键的抗剪性能不再提高.根据剪切试验和数值模拟结果,建议十字形抗剪键设计为长200 mm、宽20 mm、深20 mm.

预应力装配式基础承载性能试验研究

在输电线路工程应用的过程中,一些地区受温度及风荷载的影响较大,这对于季节性大体积混凝土施工较为困难。针对以上工程难点,设计并制作了比例为1∶2的新型预应力装配式基础缩尺模型,对此缩尺模型进行了单调和往复荷载作用下力学性能试验研究。随后,通过软件ABAQUS进行数值模拟分析,并将数值模拟结果与试验结果进行了对比分析。结果表明:单调荷载作用下,施加到设计荷载时,基础失效,失效模式为基础上部法兰盘与基础柱产生脱开现象;往复荷载作用下,基础柱下部法兰盘与底板脱开,混凝土出现碎裂现象;在设计荷载作用下,该预应力装配式基础具有良好的承载能力和抵抗变形的能力。

陆上风电预制装配式基础台柱剪力键受力特性研究

作为可再生能源重要组成部分,陆上风电已成为全球主要的电力来源之一。随着风电行业的快速发展,陆上风电的高效、低成本开发面临着新挑战。以新型预制装配式梁板基础为研究对象,通过理论计算及有限元分析,明晰了基础台柱剪力键部分的受力特性。通过美国AASHTO规范、Rombach论文中的建议公式以及修正后AASHTO规范建议公式3种方法的理论计算可知,台柱剪力键受力满足要求,结构设计合理;通过ABAQUS数值模拟可知,基础及台柱剪力键受力均满足强度要求;单块预制基础及单个剪力键的剪力有限元结果均小于理论计算结果,单块预制基础的剪力结果误差为9.51%;基于3种理论计算方法的单个剪力键的剪力值相较于有限元结果分别具有1.47倍、1.07倍、1.44倍的安全储备,平均具有1.32倍的安全储备。

变电站配电楼新型装配式基础承载性能试验

为改进现有变电站配电楼基础的性能,提出了一种新式的装配式基础方案,并进行了新型基础的足尺试验,研究其在偏心受压作用下的力学性能。试验结果表明,在设计荷载作用下,仅连接部位有少量钢筋屈服,在基础变阶处产生少量裂缝,倍设计荷载时,部分钢筋屈服并在靠近荷载中心变阶处出现竖向裂缝,此阶段整体未出现明显破损现象,从而体现出其良好的承载力特性;在设计荷载作用下,基础的沉降量满足设计要求,显示出较好的变形性能;在2倍设计荷载时,连接各个组合构件的后浇带未出现明显的破坏。基于本次试验可知,该装配式基础具有良好的承载能力、变形特性,以及具备不错整体性,能够满足基础设计研究。基础底部连接部位是整个装配式基础的薄弱部位,在实际工程设计中,应适当加强构造配筋。

输电线路装配式基础用轻骨料混凝土试验研究

针对输电线路装配式基础预制构件自重和工作环境服役的使用要求,开展了人造页岩陶粒、天然浮石两种粗骨料类别的轻骨料混凝土力学和耐久性能试验研究。室内试验结果表明轻骨料混凝土的力学和耐久性能指标良好,可以在输电线路装配式基础中进行试点应用;与浮石轻骨料混凝土相比,陶粒轻骨料混凝土的耐久性能优势更加明显。

装配式基础研究进展分析

随着我国建筑工业化的不断推进,各种类型的装配式建筑不断被提出并应用,但主要为上部结构采用装配式建筑的方式建造,地下基础仍然采用现浇的模式。发展装配式基础可以进一步提高建筑的装配率,缩短施工工期,降低施工成本。文章总结了近年来国内外关于装配式基础的研究现状,为未来装配式基础的研究和设计提供参考。

35-110kV临时过渡钢管杆装配式基础研究

针对临时过渡杆塔传统基础不可重复使用和施工周期长等特点,文章设计了一种临时过渡杆塔装配式基础,根据典型荷载工况及地质条件对临时过渡杆塔和基础荷载进行计算,对装配式基础进行承载力及稳定性验算,结果表明装配式基础满足稳定性要求。所提出的临时过渡杆塔装配式基础应用范围广,施工周期短,重复性好,对环境影响小,具有较好的经济效益和社会效益。

输电线路钢结构装配式基础抗拔试验构建

在当前的输电线路工程建设过程中,因为工期比较紧张,运输条件也比较恶劣,在对黏土回填地基进行处理时,可以通过钢结构装配式基础进行施工,对提高输电线路基础桩的稳定性有积极作用。为了明确钢结构装配式基础的应用效能,需要利用抗拔试验分析基础桩的应力变化情况,同时对钢结构装配式基础抗拔性能产生影响的具体因素进行研究。以期为输电线路工程中对钢结构装配式基础的应用方案提供参考。

输电线路装配式基础应用研究

装配式基础作为输电线路全过程机械化施工体系中的一种杆塔基础型式,其结构单件重量轻、现场组装方便,已在线路工程的沙漠及冻土地区得到应用,但有其局限性,尚未开展过装配式基础全面调研分析。通过国内外资料调研、电力行业应用分析、灾后快速抢修中的应用及真型试验等研究,全面梳理装配式基础在输电线路应用中存在的技术问题,并提出优化分析建议,为其广泛的推广应用提供技术参考。

塔克拉玛干沙漠输电线塔装配式基础试验研究

为研究新疆塔克拉玛干沙漠地区输电线路工程中的组合装配式杆塔基础承载特性,开展了2种尺寸规格共4个基础在上拔与水平力组合作用下的现场试验,得到了基础顶部和基础底板的荷载-位移曲线、基础底板土压力变化规律。结果表明:上拔与水平力组合作用下,基础顶部上拔荷载-位移曲线为缓变型、水平荷载-位移曲线近似为直线;由混凝土底板和角钢支架所构成的组合装配式基础因自重轻、基础底板上覆沙体结构松散,使得基础的抗倾覆承载能力低。由混凝土底板和角钢支架组成的装配式基础各部件具有良好的协同工作性能,但水平荷载对装配式基础的承载性能影响大。根据基础上拔极限承载力试验值,采用柱式破裂面力学计算模型得到风加沙柱面平均摩擦阻力为2.6 kPa。

青藏联网工程冻土地基装配式基础载荷试验研究

为评价青藏交直流联网工程冻土地基杆塔基础稳定性,进行了粗粒冻土地基装配式真型基础在竖向上拔与水平荷载或下压与水平荷载共同作用下的载荷试验,试验基础施工采取与工程基础尺寸、施工工艺和时期一致的原则,根据试验结果,分析了基础极限及破坏状态,研究了荷载与位移关系曲线特征及承载特性,求得试验基础的承载能力及"土重法"上拔角等设计参数的取值。试验研究结果表明,试验荷载作用下粗粒冻土装配式基础因水平位移过大而失稳,荷载与位移关系曲线表现为非陡降型,活动层冻结状态时地基强度及基础承载性能优于融化状态,粗粒冻土地基上拔角大于13°,装配式基础承载力满足设计要求。

输电线路装配式基础下压计算时底面积取值研究

输电线路混凝土板条与角钢支架组合的装配式基础已在工程中得到应用,由于底板板条间存在空隙,基础在下压计算时底板面积取值尚不明确。通过地基土极限承载力理论分析,相邻板条间存在土拱效应,可将整个底板下的浅层土体近似等效为刚性体共同抵抗下压荷载。不同板条间距的现场试验表明,板条间距变化对荷载位移曲线基本无影响,板条下与空隙处的土压力差值在3倍底板宽度埋深时差距较小,在5倍底板宽度埋深时差别可忽略,且由于应力扩散作用板条间距变化对深层土压力无影响。根据理论研究与现场试验成果,建议装配式基础在下压计算时底板计算原则应按照底板板条包围的整体面积进行计算。

沙漠地区风积沙地基输电线路装配式基础真型试验研究

沙漠风积沙地基输电线路杆塔基础设计是当前我国电网建设中的关键研究课题之一。沙漠风积沙属于特殊土地基,这种地基上的输电线路装配式基础缺少相关设计依据。针对沙漠风积沙地基输电线路基础工程的特点,进行了输电线路装配式基础的真型试验,得到了上拔与水平荷载、下压与水平荷载联合作用下的承载变形特性、基础构件的应变特性、基础底板与风积沙地基之间的接触压力变化规律。根据测试结果,确定了沙漠地区风积沙地基装配式基础的地基承载力和上拔角取值,得到了基础稳定的最不利工况,有助于提高基础设计的可靠性和合理性。试验结果为沙漠地区台远-塔中220 kV输电线路基础工程的设计提供了依据。

输电线路斜置角锥装配式基础承载性能试验研究

混凝土板条与型钢支架联合的斜置角锥装配式基础通过在支架布置型式与连接方式上的改进与优化,使得基础受力更加合理,可有效节约材料用量。通过在回填黏土中开展与塔腿主斜材一致的受拉、受压真型试验,模拟基础实际受荷工况,分析其荷载位移曲线、地表竖向位移、地表裂缝、型钢支架应力应变关系及基底土压力分布规律等,验证其受荷力学性能与承载机理。试验结果表明,基础的极限上拔承载力达到设计荷载的1.5倍、极限下压承载力达到设计荷载的1.8倍,型钢支架仍处于弹性状态,理论计算值与试验值基本吻合,可满足设计要求,为其在输电线路工程中的试点应用提供技术参考。

电力行业装配式基础研究现状

在电力工程建设中,装配式基础的研究和应用均处于萌芽阶段。目前针对电力工程装配式基础研究和应用最为成熟的是输电线路的装配式独立扩展基础,而有关变电站装配式基础尚未在工程中进行应用。论文叙述了国内外有关电力行业装配式基础的研究现状,总结了电力行业常见的装配式基础形式和应用范围。

基于精细化建模方法的栓接装配式基础有限元分析

针对栓接装配式基础利用常规建模方法进行仿真分析时存在求解难收敛、结果误差大的问题,以ABAQUS为有限元分析工具,通过系统研究建模所需的材料本构模型、摩擦接触行为、螺栓模拟方法及理论,提出了1种面向栓接装配式基础的分析效率高、适用性强、能精确模拟构件间相互作用关系及力学状态的精细化建模方法,并基于具体实例,开展静力荷载下装配式基础的数值模拟与理论计算,通过对比分析基础柱中节点处关键构件上最大应力的仿真和理论计算结果,验证了提出的精细化建模方法的有效性和合理性,为相关结构设计和结构安全分析提供更加可靠的数值试验方法。

装配式基础应用综述

随着国家电网公司大力发展输电线路工程,工程投资持续增大,电压等级也随之增高,电压等级从35~1100k V各类电压等级。原先的台阶式基础和板式基础等已经不能完全适应现有不同的电压等级需求,为满足现有不同电压等级和超特高压的快速发展,有必要进行杆塔新型基础的建设。装配式基础具有施工方便,组装快捷,适应于山区等运输困难等地区,所以本文所述装配式基础对于现有杆塔基础来说是一种补充,进一步研究输电线路装配式基础也是很有必要的。

低层冷弯薄壁型钢房屋装配式基础的应用研究

低层冷弯薄壁型钢房屋结构自重轻,对基础设计要求相对较低。本文根据装配式基础的特点,总结分析国内外装配式基础的研究现状,为推动对装配式基础的研究及其在低层冷弯薄壁型钢房屋中的应用提供建议。

不同升温模式下冻土地区装配式基础热稳定性研究

以IPCC SRES A2、A1B、B1三种气候变化模式为基础,利用数值方法研究了青藏直流联网工程冻土区装配式基础的冻融过程以及活动层、融化深度、地温的变化规律。结果表明:工程扰动和气候变暖改变了冻土的热状态,促进了冻土退化,均为影响基础长期稳定性的重要因素,其中混凝土桩基的强化导热作用加剧了冻融过程,气候升温导致活动层厚度增加,土层温度升高;随着深度的增加,冻土响应减弱,冻土温度变化幅度越小;在三种升温模式下50年后融化深度分别达到3.12 m、5.07 m和6.02 m,而同期天然场地活动层厚度为2.07 m、4.37m、5.62m,说明冻土对不同升温模式的响应程度不同,且中心冻土在气候变暖和工程扰动双重影响下退化更快;从第10年到第50年,这三种模式下桩基中心融化速率分别为1.5 cm·α^(-1),6.2 cm·α^(-1),8.6 cm·α^(-1),即随着升温速率的增加,土层融化深度增加,冻土退化速度加快;低升温率时冻土变化主要受工程作用,而在较高升温模式下冻土退化则主要受气候变暖的影响。