一种风机基础钢环与混凝土的粘结结构及施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风机基础施工技术领域，具体而言，涉及一种风机基础钢环与混凝土的粘结结构及施工方法。
【背景技术】
[0002]风力发电机基础，也称风机基础，是保证风力发电机机组正常运行的重要组成部分，它要承受从风机塔架通过基础钢环传递到基础的各种载荷。
[0003]传统的风机基础钢环，由于内外壁光滑，埋入深度浅，开孔少，基础钢筋混凝土与风机基础钢环结合差，粘结应力传递效果差，因此常发生风机基础钢环锚固事故。主要表现有混凝土浇筑后，混凝土与风机基础钢环之间即发生一定的收缩微细裂缝，加之防水效果不佳，风机运行一段时间后，风机基础钢环与混凝土间隙增加，和塔架钢性联结的风机基础钢环在混凝土基础中摇晃，在巨大冲击力下，引起环内外壁周边混凝土结构的破坏，以至造成风机塔架倒塌等重大事故，严重影响机组的安全运行。
[0004]分析风机基础的结构形式和受力情况可知，风机基础属于钢-混凝土结构，因此其粘结应力传递机理及分布规律与型钢混凝土结构类似。这种组合结构的受力特性十分复杂。风机基础环受力性能主要是风机基础钢环与混凝土有效的粘结力及风机基础钢环端头板抗剪来承担荷载，来传递应力至混凝土基础。
[0005]风机基础钢环端头板与混凝土的锚固特性是钢混凝土组合结构理论中最重要的基本问题。具体表现在提出合理的粘结单元，确定合理的粘结刚度，并进而明确粘结应力传递机理和分布规律、破坏准则及本结构的关系。通过目前研究钢混组合结构的理论及研究成果对比，以及风机基础的钢-混凝土组合结构分析，目前风机基础的钢-混组合结构设计中存在一些不足之处。
[0006]通过分析风机基础钢环与混凝土应力传递及力学结构破坏可知，风力发电机应力传递是依次沿风机发电机、风机塔架、风机基础钢环到混凝土基础。风机基础钢环与混凝土之间的粘结力和钢筋与混凝土之间粘结力或者抗滑力相似，由四部分组成:混凝土与型钢接触面上的水泥凝胶体产生的化学粘着力和吸附力、周围混凝土与型钢接触面上的摩阻力和型钢表面粗造不平与混凝土的机械咬合力，风机基础钢环抗滑移后端板的剪力。
[0007]在风机基础钢环与混凝土表面相对粘结应力传递机理和分布规律产生之前，在无滑移阶段化学粘结力抵抗外部荷载，当交界面的化学粘结力被剪断，形成内裂缝。在交界面上产生相对滑移之后，化学粘结力(常态下粘结力小)将会大大降低，并逐渐退出工作，此时承载能力就主要依靠摩阻力及机械咬合力及钢环端头的抗剪力。滑移逐步向钢环锚固端发展，当达到破坏极限荷载时，滑移速度加快，最后发生粘结锚固破坏。
[0008]风机基础是钢环与混凝土组合而成的组合结构，钢环与混凝土在承载过程中共同受力，协同工作，当达到一定的荷载后由于钢环与混凝土两种材料性能不同，钢环与混凝土间变形，不能协调一致，将产生较明显的滑移。在这种状况下，解决钢环与混凝土之间应力传递及分布规律，如何协调变形，保证钢环与混凝土在极端荷载工况下，不产生滑动，显得尤为重要。
【发明内容】
[0009]本发明提供了一种风机基础钢环与混凝土的粘结结构及施工方法，旨在改善上述问题。
[0010]本发明是这样实现的:
[0011]一种风机基础钢环与混凝土的粘结结构，包括风机基础钢环和混凝土基础，所述风机基础钢环的下端设置于所述混凝土基础内，所述风机基础钢环的内壁、外壁及端头板与所述混凝土基础之间分别填充有改性环氧树脂层。
[0012]进一步地，所述风机基础钢环的端头板的下方设置有注浆环，所述风机基础钢环的外壁与所述混凝土基础之间、所述风机基础钢环的内壁与所述混凝土基础之间分别设置有若干注浆管，所述注浆管与所述注浆环连通，所述注浆环上设置有若干出浆口，所述出浆口与所述改性环氧树脂层的位置对应。
[0013]进一步地，沿所述风机基础钢环的外壁设置的注浆管为第一注浆管，沿所述风机基础钢环的内壁设置的注浆管为第二注浆管，所述第一注浆管和所述第二注浆管均为四根，且沿所述风机基础钢环的圆周方向错开45°角设置。
[0014]进一步地，所述风机基础钢环在其主风方向的轴线上的内壁和外壁上分别设置有注浆盘，所述注浆盘与所述注浆管连通。
[0015]进一步地，所述混凝土基础的表面与所述风机基础钢环垂直接触处设置有防水结构，所述防水结构包括至少两层改性环氧树脂防水层，任意相邻两层改性环氧树脂防水层之间设置有玻璃纤维布层。
[0016]本发明还提供了一种风机基础钢环与混凝土的粘结施工方法，以辅助解决上述技术问题。该施工方法用于施工上述任一项风机基础钢环与混凝土的粘结结构，该施工方法包括:
[0017]灌注改性环氧树脂步骤:所述风机基础钢环的内壁、外壁及端头板与所述混凝土基础之间分别灌注改性环氧树脂，得到改性环氧树脂层。
[0018]进一步地，还包括预埋注浆管路步骤；
[0019]所述预埋注浆管路步骤:在所述风机基础钢环的端头板的下方敷设注浆环，从所述注浆环分别沿所述风机基础钢环的内壁和外壁向上引出若干注浆管，使得所述注浆管与所述注浆环连通，在所述注浆环上开设若干出浆口，所述出浆口分别对应于所述风机基础钢环的内壁、外壁及端头板与所述混凝土基础之间的位置；
[0020]所述灌注改性环氧树脂步骤:向所述注浆管内灌注改性环氧树脂，使得改性环氧树脂依次经所述注浆管、所述注浆环以及所述出浆口流至所述风机基础钢环的内壁、外壁及端头板与所述混凝土基础之间，得到所述改性环氧树脂层。
[0021]进一步地，沿所述风机基础钢环的外壁设置的注浆管为第一注浆管，沿所述风机基础钢环的内壁设置的注浆管为第二注浆管，所述第一注浆管和所述第二注浆管均为四根，且沿所述风机基础钢环的圆周方向错开45°角设置；
[0022]所述灌注改性环氧树脂步骤:先向四根第一注浆管中位于对角线的两根第一注浆管灌注改性环氧树脂，同时观察另一对角线上的第一注浆管以及四根第二注浆管上的孔的排气及出浆情况，出浆后停止向该两根第一注浆管灌注；当压力达到0.5MPa时，持续5min，再依次逐孔补灌，保持压力0.5MPa持续5min，割断各注浆管，并用环氧砂浆修补。
[0023]进一步地，所述预埋注浆管路步骤还包括:
[0024]在所述注浆管上设置注浆盘，并所述注浆盘与所述注浆管连通，所述注浆盘设置在所述风机基础钢环的主风方向的轴线上的内壁和外壁上。
[0025]进一步地，还包括灌浆后防水处理步骤，所述灌浆后防水处理步骤在所述灌注改性环氧树脂步骤之后；
[0026]所述灌浆后防水处理步骤:在所述混凝土基础的表面与所述风机基础钢环垂直接触处涂刷改性环氧树脂防水层，在该层改性环氧树脂防水层上铺设玻璃纤维布层，再在所述玻璃纤维布层上面涂刷一层改性环氧树脂防水层。
[0027]本发明提供的风机基础