一種風機基礎鋼環(huán)與混凝土的粘結結構及施工方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及風機基礎施工技術領域，具體而言，涉及一種風機基礎鋼環(huán)與混凝土的粘結結構及施工方法。
【背景技術】
[0002]風力發(fā)電機基礎，也稱風機基礎，是保證風力發(fā)電機機組正常運行的重要組成部分，它要承受從風機塔架通過基礎鋼環(huán)傳遞到基礎的各種載荷。
[0003]傳統(tǒng)的風機基礎鋼環(huán)，由于內外壁光滑，埋入深度淺，開孔少，基礎鋼筋混凝土與風機基礎鋼環(huán)結合差，粘結應力傳遞效果差，因此常發(fā)生風機基礎鋼環(huán)錨固事故。主要表現(xiàn)有混凝土澆筑后，混凝土與風機基礎鋼環(huán)之間即發(fā)生一定的收縮微細裂縫，加之防水效果不佳，風機運行一段時間后，風機基礎鋼環(huán)與混凝土間隙增加，和塔架鋼性聯(lián)結的風機基礎鋼環(huán)在混凝土基礎中搖晃，在巨大沖擊力下，引起環(huán)內外壁周邊混凝土結構的破壞，以至造成風機塔架倒塌等重大事故，嚴重影響機組的安全運行。
[0004]分析風機基礎的結構形式和受力情況可知，風機基礎屬于鋼-混凝土結構，因此其粘結應力傳遞機理及分布規(guī)律與型鋼混凝土結構類似。這種組合結構的受力特性十分復雜。風機基礎環(huán)受力性能主要是風機基礎鋼環(huán)與混凝土有效的粘結力及風機基礎鋼環(huán)端頭板抗剪來承擔荷載，來傳遞應力至混凝土基礎。
[0005]風機基礎鋼環(huán)端頭板與混凝土的錨固特性是鋼混凝土組合結構理論中最重要的基本問題。具體表現(xiàn)在提出合理的粘結單元，確定合理的粘結剛度，并進而明確粘結應力傳遞機理和分布規(guī)律、破壞準則及本結構的關系。通過目前研究鋼混組合結構的理論及研究成果對比，以及風機基礎的鋼-混凝土組合結構分析，目前風機基礎的鋼-混組合結構設計中存在一些不足之處。
[0006]通過分析風機基礎鋼環(huán)與混凝土應力傳遞及力學結構破壞可知，風力發(fā)電機應力傳遞是依次沿風機發(fā)電機、風機塔架、風機基礎鋼環(huán)到混凝土基礎。風機基礎鋼環(huán)與混凝土之間的粘結力和鋼筋與混凝土之間粘結力或者抗滑力相似，由四部分組成:混凝土與型鋼接觸面上的水泥凝膠體產生的化學粘著力和吸附力、周圍混凝土與型鋼接觸面上的摩阻力和型鋼表面粗造不平與混凝土的機械咬合力，風機基礎鋼環(huán)抗滑移后端板的剪力。
[0007]在風機基礎鋼環(huán)與混凝土表面相對粘結應力傳遞機理和分布規(guī)律產生之前，在無滑移階段化學粘結力抵抗外部荷載，當交界面的化學粘結力被剪斷，形成內裂縫。在交界面上產生相對滑移之后，化學粘結力(常態(tài)下粘結力小)將會大大降低，并逐漸退出工作，此時承載能力就主要依靠摩阻力及機械咬合力及鋼環(huán)端頭的抗剪力?；浦鸩较蜾摥h(huán)錨固端發(fā)展，當達到破壞極限荷載時，滑移速度加快，最后發(fā)生粘結錨固破壞。
[0008]風機基礎是鋼環(huán)與混凝土組合而成的組合結構，鋼環(huán)與混凝土在承載過程中共同受力，協(xié)同工作，當達到一定的荷載后由于鋼環(huán)與混凝土兩種材料性能不同，鋼環(huán)與混凝土間變形，不能協(xié)調一致，將產生較明顯的滑移。在這種狀況下，解決鋼環(huán)與混凝土之間應力傳遞及分布規(guī)律，如何協(xié)調變形，保證鋼環(huán)與混凝土在極端荷載工況下，不產生滑動，顯得尤為重要。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明提供了一種風機基礎鋼環(huán)與混凝土的粘結結構及施工方法，旨在改善上述問題。
[0010]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
[0011]一種風機基礎鋼環(huán)與混凝土的粘結結構，包括風機基礎鋼環(huán)和混凝土基礎，所述風機基礎鋼環(huán)的下端設置于所述混凝土基礎內，所述風機基礎鋼環(huán)的內壁、外壁及端頭板與所述混凝土基礎之間分別填充有改性環(huán)氧樹脂層。
[0012]進一步地，所述風機基礎鋼環(huán)的端頭板的下方設置有注漿環(huán)，所述風機基礎鋼環(huán)的外壁與所述混凝土基礎之間、所述風機基礎鋼環(huán)的內壁與所述混凝土基礎之間分別設置有若干注漿管，所述注漿管與所述注漿環(huán)連通，所述注漿環(huán)上設置有若干出漿口，所述出漿口與所述改性環(huán)氧樹脂層的位置對應。
[0013]進一步地，沿所述風機基礎鋼環(huán)的外壁設置的注漿管為第一注漿管，沿所述風機基礎鋼環(huán)的內壁設置的注漿管為第二注漿管，所述第一注漿管和所述第二注漿管均為四根，且沿所述風機基礎鋼環(huán)的圓周方向錯開45°角設置。
[0014]進一步地，所述風機基礎鋼環(huán)在其主風方向的軸線上的內壁和外壁上分別設置有注漿盤，所述注漿盤與所述注漿管連通。
[0015]進一步地，所述混凝土基礎的表面與所述風機基礎鋼環(huán)垂直接觸處設置有防水結構，所述防水結構包括至少兩層改性環(huán)氧樹脂防水層，任意相鄰兩層改性環(huán)氧樹脂防水層之間設置有玻璃纖維布層。
[0016]本發(fā)明還提供了一種風機基礎鋼環(huán)與混凝土的粘結施工方法，以輔助解決上述技術問題。該施工方法用于施工上述任一項風機基礎鋼環(huán)與混凝土的粘結結構，該施工方法包括:
[0017]灌注改性環(huán)氧樹脂步驟:所述風機基礎鋼環(huán)的內壁、外壁及端頭板與所述混凝土基礎之間分別灌注改性環(huán)氧樹脂，得到改性環(huán)氧樹脂層。
[0018]進一步地，還包括預埋注漿管路步驟；
[0019]所述預埋注漿管路步驟:在所述風機基礎鋼環(huán)的端頭板的下方敷設注漿環(huán)，從所述注漿環(huán)分別沿所述風機基礎鋼環(huán)的內壁和外壁向上引出若干注漿管，使得所述注漿管與所述注漿環(huán)連通，在所述注漿環(huán)上開設若干出漿口，所述出漿口分別對應于所述風機基礎鋼環(huán)的內壁、外壁及端頭板與所述混凝土基礎之間的位置；
[0020]所述灌注改性環(huán)氧樹脂步驟:向所述注漿管內灌注改性環(huán)氧樹脂，使得改性環(huán)氧樹脂依次經所述注漿管、所述注漿環(huán)以及所述出漿口流至所述風機基礎鋼環(huán)的內壁、外壁及端頭板與所述混凝土基礎之間，得到所述改性環(huán)氧樹脂層。
[0021]進一步地，沿所述風機基礎鋼環(huán)的外壁設置的注漿管為第一注漿管，沿所述風機基礎鋼環(huán)的內壁設置的注漿管為第二注漿管，所述第一注漿管和所述第二注漿管均為四根，且沿所述風機基礎鋼環(huán)的圓周方向錯開45°角設置；
[0022]所述灌注改性環(huán)氧樹脂步驟:先向四根第一注漿管中位于對角線的兩根第一注漿管灌注改性環(huán)氧樹脂，同時觀察另一對角線上的第一注漿管以及四根第二注漿管上的孔的排氣及出漿情況，出漿后停止向該兩根第一注漿管灌注；當壓力達到0.5MPa時，持續(xù)5min，再依次逐孔補灌，保持壓力0.5MPa持續(xù)5min，割斷各注漿管，并用環(huán)氧砂漿修補。
[0023]進一步地，所述預埋注漿管路步驟還包括:
[0024]在所述注漿管上設置注漿盤，并所述注漿盤與所述注漿管連通，所述注漿盤設置在所述風機基礎鋼環(huán)的主風方向的軸線上的內壁和外壁上。
[0025]進一步地，還包括灌漿后防水處理步驟，所述灌漿后防水處理步驟在所述灌注改性環(huán)氧樹脂步驟之后；
[0026]所述灌漿后防水處理步驟:在所述混凝土基礎的表面與所述風機基礎鋼環(huán)垂直接觸處涂刷改性環(huán)氧樹脂防水層，在該層改性環(huán)氧樹脂防水層上鋪設玻璃纖維布層，再在所述玻璃纖維布層上面涂刷一層改性環(huán)氧樹脂防水層。
[0027]本發(fā)明提供的風機基礎