风机基础用预应力锚杆笼受力分析与研究_李振作

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1、建JIANSHESHIGONG设施工Fengjijichuyongyuyinglimaoganlongshoulifenxiyuyanjiu风机基础用预应力锚杆笼受力分析与研究李振作张坤预应力风机基础采用预应力锚杆笼作为风机塔筒和一、预应力锚杆笼计算理论基础的连接。而预应力锚杆笼主要由T型法兰、预应力锚在基础中塔架连接锚栓施加预应力的目的为保证在任杆和底环三部分组成，如图1所示。其中T型法兰直接与何情况下，基础同塔架不产生脱开。即在任何情况下，塔上部风电机组塔筒连接，T型法兰下方为高强灌浆，灌浆架被紧紧的固定于基础之上，塔架底部法兰下的混凝土或下方为基础混凝土；预应力锚杆提供固定上部塔

2、筒的预紧者高强灌浆料始终处于受压状态。由于锚杆笼属于比较特力；底环嵌在混凝土基础中，用于固定预应力锚杆。作为殊的预应力构件，结合预应力构件的一般理论，可从两个一种特殊的后张预应力构件，其受力分析与一般后张预应方向进行理论分析。力构件有所不同。。图2锚杆笼所受荷载1.考虑协调变形的预应力结构计算预应力锚杆笼部分为承受轴向力和弯矩的后张法预应（a）锚杆笼三维图力构件，其截面可简化为环形截面，如图3所示。构件的应力分析应考虑施加外荷载之前和施加外荷载之后，因此应力分析的结果为外荷载施加前后的叠加。在施加外荷载后，如果出现脱开现象，那么相关计算参数如截面面积、截面惯性矩、截面中心轴位置都会随脱

3、开面的变化而变化。受力分析的基本思路如下：将混凝土和锚杆组成的圆环截面均质化，计算均质化后的截面面积、静矩和惯性矩，根据实际受力，计算受压边和受拉边到中心轴的距（b）锚杆笼局部离，然后计算出截面最大压应力和最小压应力。如果最小图1锚杆笼示意图压应力为负值，说明法兰和灌浆之间有脱开。锚杆拉力根131建设施工据所受弯矩、竖向力和预应力得出。此种计算方法可以精锚杆最小拉力锚杆最小拉力：确地对每一根锚杆的受力进行计算分析。（3）式中：Abolt——单根锚杆截面面积；n——锚杆与混凝土弹性模量比值；Nbolt——单圈锚杆数目；nbolt——圈数。锚杆最大拉力：（4）式中：vcdg——锚杆至均质化

4、后截面中心轴的距离图3截面示意图按照最大和最小拉力锚杆所在位置的实际值选取。2.简化的预应力结构计算截面最大压应力：首先计算出竖向力N和弯矩M对单个锚杆所占法兰面积施加的力，保证锚杆预应力不小于最大拉力，以保证法兰下灌浆和混凝土始终处于受压状态。法兰下灌浆和混凝土的受力分析在文献中有详细阐述。（1）从力学原理出发，可以推导出竖向力N和弯矩M对单式中：P——全部锚杆预应力和值；个锚杆所占法兰面积施加的力。Accdg——受压面净截面面积（扣除孔洞面积）；风机基础同塔筒法兰连接方式为T法兰连接，如图4cdgconcrete——受压面截面中心轴与完整圆环面中所示：心轴间距；Iccdg——相对于

5、受压面中心轴的截面惯性矩；v'concrete——受压面截面中心轴至较大受压侧边缘的距离；Ncdg——竖向力；Ahcdg——考虑锚杆在内的均质化后的截面面积；Mcdg——相对于均质化后受压面中心轴的弯矩；Ihcdg——均质化后的截面对对其中心轴的惯性矩；v'——均质化后的截面中心轴至较小受压侧边缘的距离。截面最小压应力：（2）式中：v——均质化后的截面中心轴至较小受压侧边缘的距离。图4T法兰示意图132建JIANSHESHIGONG设施工注：图中D0为法兰外直径；S为法兰盘内外半径差考虑到安全性采用a中的公式更保守。距；D1其值为D0-2S，法兰内直径；Nb锚栓或者锚杆孔竖向力对单个锚

6、杆所占法兰面积施加的力数量。外部弯矩对单个锚栓或者锚杆孔所占法兰面积处产生（11）的最大力为：外荷载对单根锚杆所占法兰面积产生的最大拉力为：（5）式中：A——单个锚栓或者锚杆所占法兰截面净面（12）积；式中：Da——法兰平均直径。M——外部弯矩；令锚杆预应力Pa不小于F值，在外荷载作用下，锚杆W——截面抵抗矩。的内力如下：则对于T法兰：（6）（13）二、计算结果与分析1.计算参数本文以某风电场2.5MW风机为例，进行预应力锚杆（7）笼受力分析。风电机组采用的荷载如表1所示。代入各项：FxFyFzMxMyMz（KN）（KN）（KN）（KN.m）（KN.m）（KN.m）-856.3-27.

7、1-3896.2-1648.1-83077-3310.5表1极限载荷（不包括安全系数）（8）对Z的讨论如下：a.由于远远大于，则：（9）b.由于D0远远大于S，则D0-S近似等于D0（10）图5塔架荷载坐标系133建设施工计算所需相关尺寸如下：别大18.07%和10.72%。在受压侧，方法一中锚杆内力随法兰外径：4638mm，法兰内径：3866mm，法兰厚外荷载增大不断减小，而方法二中简化为受压侧锚杆内力度120mm；保持不变，必然会导致受压侧