白久林 王瑞毅 王宇航 楊慶山

DOI：?10.11835/j.issn.2096-6717.2023.013

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（52278144）

作者簡(jiǎn)介：白久林（1985-?），男，博士，副教授，主要從事裝配式結(jié)構(gòu)研究，E-mail：baijiulin@cqu.edu.cn。

Received： 2022?12?08

Foundation item： National Natural Science Foundation of China （No. 52278144）

Author brief： BAI Jiulin （1985-?）， PhD， associate professor， main research interest： precast structure system， E-mail： baijiulin@cqu.edu.cn.

（重慶大學(xué)?土木工程學(xué)院；?山地城鎮(zhèn)建設(shè)與新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶?400045）

摘要：陸上風(fēng)電結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)通常采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土的施工方式，效率低，污染大，質(zhì)量難以保障，不利于風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。裝配式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)采用了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)的建造方式，能大幅縮短風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)周期，有效保障基礎(chǔ)質(zhì)量，并減少對(duì)環(huán)境的污染，是風(fēng)電轉(zhuǎn)型升級(jí)和降本增效的重要舉措之一。搜集、整理和歸納陸上風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及研究現(xiàn)狀，針對(duì)風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，總結(jié)了梁板基礎(chǔ)、多足基礎(chǔ)等6類主要的風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，并對(duì)每種形式的特點(diǎn)、研究現(xiàn)狀做了詳細(xì)的分析，列舉了部分國(guó)內(nèi)外應(yīng)用裝配式基礎(chǔ)的陸上風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目。結(jié)果表明：陸上風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)需要進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)依據(jù)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式，形成全壽命設(shè)計(jì)理論與性能控制方法，以支撐風(fēng)電結(jié)構(gòu)高質(zhì)量發(fā)展。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；陸上風(fēng)電結(jié)構(gòu)；裝配式基礎(chǔ)；基礎(chǔ)類型

中圖分類號(hào)：TU476 ????文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ????文章編號(hào)：2096-6717（2024）03-0080-14

A review of onshore wind turbine prefabricated foundation structures

BAI Jiulin，?WANG Ruiyi，?WANG Yuhang，?YANG Qingshan

（School of Civil Engineering；?Key Laboratory of New Technology for Construction of Cities in Mountain Area， Ministry of Education， Chongqing University， Chongqing 400045， P. R. China）

Abstract： The foundation of onshore wind turbine （OWT） structure is usually constructed by cast-in-situ concrete， which is inefficient， polluting， and difficult to guarantee quality， either not conducive to the high-quality development of the wind power industry. The prefabricated wind turbine foundation adopts the construction method of standardized design and factory production， which can significantly shorten the construction period of wind farms， effectively guarantee the quality of the foundation， and reduce the pollution to the environment. It is one of the important measures for the transformation and upgrading of wind power and reducing costs and increasing efficiency. This paper collects， sorts out and summarizes the research of prefabricated OWT foundation and its state-of-the-art research. According to the characteristics of the wind power prefabricated infrastructure， it lists six main types of wind power prefabricated infrastructure， such as raft foundation and multi-footing foundation， and makes a detailed analysis of the characteristics and research status of each type， and lists some onshore wind farm projects that apply prefabricated wind turbine foundation worldwide. The results show that the design basis of OWT prefabricated foundation structures needs to be further improved， the existing structure forms should be optimized， and further research on design methods and performance control should be promoted.

Keywords： wind power；?onshore wind turbine；?prefabricated foundation；?foundation type

風(fēng)能作為一種清潔、儲(chǔ)量大的可再生能源，具備成熟的技術(shù)支撐和規(guī)?；⑸虡I(yè)化的發(fā)展前景，逐步受到各國(guó)青睞。中國(guó)在“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃^[1]中指出：要全面推進(jìn)風(fēng)電的大規(guī)模開(kāi)發(fā)和高質(zhì)量發(fā)展，科學(xué)有序推進(jìn)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。根據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)（GWEC）發(fā)布的報(bào)告^[2]，2021年全球新增風(fēng)電裝機(jī)容量93.6 GW，其中陸上風(fēng)電新增72.5 GW，達(dá)到了歷史第二高水平。中國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭同樣迅猛，陸上風(fēng)電2021年新增容量和截至年底的總裝機(jī)容量均位居世界第一。

陸上風(fēng)電結(jié)構(gòu)包括基礎(chǔ)以及上部的塔筒、機(jī)艙、輪轂及葉片。風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是風(fēng)電結(jié)構(gòu)的重要組成部分，具有承受360°方向重復(fù)荷載的特殊性，其穩(wěn)定性對(duì)保障風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行至關(guān)重要。陸上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，目前應(yīng)用較多的是擴(kuò)展式基礎(chǔ)和梁板式基礎(chǔ)，此外還有樁基礎(chǔ)、錨桿基礎(chǔ)和預(yù)應(yīng)力筒型基礎(chǔ)等^[3]，各基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。在風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)建設(shè)時(shí)，基礎(chǔ)通常采用現(xiàn)澆的方式來(lái)完成，然而，現(xiàn)澆基礎(chǔ)存在一些不足。

1）風(fēng)電基礎(chǔ)體積大，鋼筋間距小，需要一次性澆筑大量混凝土，因受到天氣、場(chǎng)地偏遠(yuǎn)、現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)限制等影響，常會(huì)出現(xiàn)混凝土施工冷縫和蜂窩空洞等缺陷，難以保障基礎(chǔ)質(zhì)量^[4]。由基礎(chǔ)施工質(zhì)量問(wèn)題引起的風(fēng)機(jī)停機(jī)檢修時(shí)有發(fā)生^[5-8]，給風(fēng)電場(chǎng)造成了巨大經(jīng)濟(jì)損失。

2）現(xiàn)場(chǎng)澆筑和養(yǎng)護(hù)風(fēng)電基礎(chǔ)周期較長(zhǎng)，通常超過(guò)30 d，生產(chǎn)效率低下，特別是大型風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目，基礎(chǔ)建造數(shù)量大，由于基礎(chǔ)施工中不可預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題（如惡劣的天氣條件，混凝土供應(yīng)不足等），工程進(jìn)度延誤，會(huì)影響項(xiàng)目的完成時(shí)間，修建風(fēng)電基礎(chǔ)的成本也隨著工期的延長(zhǎng)而增加，給風(fēng)電的“平價(jià)上網(wǎng)”^[9]帶來(lái)挑戰(zhàn)。

3）現(xiàn)場(chǎng)澆筑基礎(chǔ)，資源消耗多，工作量大，而且會(huì)產(chǎn)生大量的建筑垃圾、噪聲和煙塵污染，對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生不良影響^[10]。同時(shí)，上部風(fēng)電機(jī)組壽命到期拆除后，現(xiàn)澆基礎(chǔ)仍留在原位，難以移動(dòng)、拆除或改造再利用，未實(shí)現(xiàn)資源的最大化。

這些因素都將阻礙風(fēng)力發(fā)電的規(guī)?；?、商業(yè)化和高質(zhì)量發(fā)展，風(fēng)電基礎(chǔ)的現(xiàn)澆施工方式亟待改進(jìn)。采用具有質(zhì)量可靠、高效建造、綠色環(huán)保，便于拆除、回收和重復(fù)利用等特點(diǎn)^[11]的風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是解決上述問(wèn)題的有效途徑之一。

目前，裝配式結(jié)構(gòu)在其他結(jié)構(gòu)領(lǐng)域已有較廣泛的研究，但在風(fēng)電基礎(chǔ)領(lǐng)域的研究相對(duì)較少。同時(shí)，風(fēng)電基礎(chǔ)在結(jié)構(gòu)形式、受力特性等方面與其他結(jié)構(gòu)有較大區(qū)別，難以直接采用其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn)。因此，有必要專門對(duì)陸上風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)進(jìn)行深入分析研究。筆者總結(jié)陸上風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)的研究現(xiàn)狀，分析目前陸上風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)發(fā)展面臨的主要問(wèn)題，為今后陸上風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)的深入研究和應(yīng)用提供參考。

1 陸上風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀

陸上風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)主要基于現(xiàn)澆基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)研發(fā)而來(lái)。目前，陸上風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的主要形式有裝配式梁板基礎(chǔ)、裝配式多足基礎(chǔ)、裝配式筒型基礎(chǔ)、裝配式擴(kuò)展基礎(chǔ)、裝配式箱型基礎(chǔ)、裝配式支撐基礎(chǔ)等。筆者將對(duì)上述6類風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分類闡述。

1.1 裝配式梁板基礎(chǔ)

風(fēng)電梁板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)由臺(tái)柱、底板、從臺(tái)柱懸挑的多根肋梁組成，部分也設(shè)置封邊次梁^[12]。風(fēng)電梁板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)具有承載能力強(qiáng)、場(chǎng)地適應(yīng)廣、材料用量少、傳力路徑明確、抗傾覆能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但是，現(xiàn)澆梁板基礎(chǔ)由于形狀較復(fù)雜、模板制作時(shí)間長(zhǎng)，并且肋梁內(nèi)部鋼筋間距密，混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑、振搗難度大，難以保障基礎(chǔ)施工質(zhì)量^[13]。風(fēng)電裝配式梁板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)能充分發(fā)揮現(xiàn)澆梁板基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能有效解決上述問(wèn)題。裝配式梁板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)具有傳力路徑明確、預(yù)制構(gòu)件易于劃分、連接區(qū)域結(jié)合面積小等優(yōu)勢(shì)，是目前陸上風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)采用的主流形式。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工是否包含濕作業(yè)，可將裝配式梁板基礎(chǔ)分為裝配整體式梁板基礎(chǔ)和全裝配式梁板基礎(chǔ)。

1.1.1 裝配整體式梁板基礎(chǔ)

風(fēng)電裝配整體式梁板基礎(chǔ)根據(jù)現(xiàn)澆梁板基礎(chǔ)的受力特性及施工工藝，把配筋和模板安裝相對(duì)復(fù)雜的部分在工廠進(jìn)行預(yù)制，相對(duì)簡(jiǎn)單的部分采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑的方式。施工時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)吊裝預(yù)制構(gòu)件，與現(xiàn)澆部分的鋼筋綁扎后澆筑混凝土，并形成整體。此方式施工較簡(jiǎn)便，節(jié)點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)可靠，同時(shí)避免了全預(yù)制拼裝節(jié)點(diǎn)復(fù)雜和精度要求高的問(wèn)題^[14]，在風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。

Phuly^[15]提出了一種僅肋梁預(yù)制的裝配整體式梁板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，具體構(gòu)造如圖2所示。施工時(shí)，在基礎(chǔ)中心定位放置錨籠環(huán)，吊裝預(yù)制肋梁，先將預(yù)制肋梁下端和內(nèi)端預(yù)埋的鋼筋與底板、臺(tái)柱等構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)綁扎的鋼筋搭接，再整體澆筑。此外，預(yù)制肋梁的內(nèi)端還布置了型鋼抗剪鍵，可以增大預(yù)制肋梁與后澆臺(tái)柱結(jié)合面的抗剪承載力，提高裝配式基礎(chǔ)的整體性。

瑞典企業(yè)SKANSKA在瑞典北部Sjisjka山區(qū)風(fēng)電項(xiàng)目中，采用了一種與現(xiàn)澆基礎(chǔ)相似的裝配整體式梁板基礎(chǔ)^[16]，如圖3所示。該項(xiàng)目在考慮到建造地區(qū)偏遠(yuǎn)，并且由于相關(guān)政策的限制，需要減小對(duì)山區(qū)環(huán)境的破壞，故采用裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，以期減少現(xiàn)澆混凝土用量和施工對(duì)周邊環(huán)境的污染。同時(shí)，綜合考慮設(shè)計(jì)、運(yùn)輸、施工等環(huán)節(jié)的難易程度，基礎(chǔ)的臺(tái)柱及預(yù)制構(gòu)件間的拼縫段仍采用后澆的方式，只將較復(fù)雜的肋梁預(yù)制。此方式在現(xiàn)場(chǎng)需要澆筑部分混凝土^[17]，在該項(xiàng)目施工期間，瑞典北部氣候寒冷，混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)質(zhì)量成為整個(gè)工程的焦點(diǎn)。

宋歡等^[18]采用數(shù)值模型的方法對(duì)僅肋梁預(yù)制的風(fēng)電裝配整體式梁板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的受力情況進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，基礎(chǔ)現(xiàn)澆部分混凝土收縮變形小，對(duì)節(jié)點(diǎn)的連接影響可忽略；部分區(qū)域混凝土出現(xiàn)拉壓破壞，預(yù)制梁與現(xiàn)澆臺(tái)柱新舊混凝土交接區(qū)域混凝土拉壓應(yīng)力較大，需著重考慮這些破壞區(qū)域的配筋設(shè)計(jì)，以及新舊混凝土結(jié)合面的連接構(gòu)造。

許云龍^[19]制作了僅肋梁預(yù)制的裝配整體式梁板基礎(chǔ)的1：5縮尺模型，對(duì)該模型進(jìn)行了室內(nèi)模型試驗(yàn)及有限元分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，基礎(chǔ)在極端荷載工況下的抗傾覆穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)規(guī)定；預(yù)制梁和底板的鋼筋應(yīng)力遠(yuǎn)小于屈服強(qiáng)度，底板鋼筋應(yīng)力分布均勻，此連接方式整體性較好；在試驗(yàn)加載過(guò)程中，預(yù)制梁與底板交接面部分區(qū)域的混凝土出現(xiàn)受拉破壞，混凝土開(kāi)裂較為嚴(yán)重，需要優(yōu)化加強(qiáng)預(yù)制構(gòu)件和現(xiàn)澆構(gòu)件交接區(qū)域的設(shè)計(jì)。有限元分析結(jié)果表明，預(yù)制混凝土梁的主要破壞形式仍然是混凝土受拉破壞，基礎(chǔ)各處的鋼筋應(yīng)力大小與模型試驗(yàn)基本相符。在初始模型的基礎(chǔ)上，提出了可以通過(guò)在肋梁中加入預(yù)應(yīng)力筋的方式來(lái)解決混凝土的受拉破壞問(wèn)題，并通過(guò)理論分析驗(yàn)證了優(yōu)化方案的可行性。

陳俊嶺^[20]提出了一種采用型鋼桁架代替混凝土梁的裝配整體式梁板基礎(chǔ)。該方案的臺(tái)柱部分使用基礎(chǔ)環(huán)與塔筒連接，基礎(chǔ)環(huán)周圍無(wú)須澆筑混凝土，整個(gè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)僅底板采用現(xiàn)澆的形式，如圖4所示。裝配整體式鋼梁板基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)在于可以有效減少混凝土的用量，即使鋼材用量增加，整個(gè)基礎(chǔ)的造價(jià)也相對(duì)于常規(guī)現(xiàn)澆梁板基礎(chǔ)低。此外，考慮到上部的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)壽命一般為20 a，基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)壽命為50 a，在風(fēng)機(jī)達(dá)到使用期限后，可以方便地將下部基礎(chǔ)進(jìn)行拆除、加固或改造。張佑臣^[21]對(duì)該類基礎(chǔ)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、疲勞分析、有限元模擬等方面開(kāi)展了詳細(xì)研究。通過(guò)理論分析，得出了基礎(chǔ)的最優(yōu)桁架斜腹桿傾角、節(jié)間布置數(shù)量、上弦桿傾角與合理的桁架布置數(shù)量；給出了適用于這類基礎(chǔ)的地基剛度范圍，并按照經(jīng)驗(yàn)給出了相應(yīng)的土體類型；提出了適用于這類基礎(chǔ)的疲勞驗(yàn)算方法。同時(shí)，針對(duì)某2 MW的風(fēng)機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與有限元模擬分析。結(jié)果表明，裝配整體式鋼梁板基礎(chǔ)基本能滿足風(fēng)機(jī)運(yùn)行的要求。

張廣杰等^[22]提出了一種梁板預(yù)制、僅臺(tái)柱現(xiàn)澆的裝配整體式梁板基礎(chǔ)。該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的預(yù)制梁板分為凸型和凹型兩類，兩類預(yù)制梁板間預(yù)設(shè)的凸凹模塊可以相互嵌合，預(yù)制梁板內(nèi)預(yù)留有可以環(huán)向貫通的孔洞。裝配施工時(shí)，將預(yù)制梁板定位放置，通過(guò)凸凹模塊嵌合后初步連接，然后將鋼索穿過(guò)預(yù)留環(huán)向孔洞，張拉鋼索并灌漿，完成預(yù)制構(gòu)件間的環(huán)向連接；最后，將基礎(chǔ)環(huán)和預(yù)制梁板通過(guò)螺栓連接，并綁扎臺(tái)柱處的鋼筋以及基礎(chǔ)環(huán)的穿孔鋼筋，在中心區(qū)域澆筑混凝土，將預(yù)制構(gòu)件和現(xiàn)澆臺(tái)柱連接成整體。該方案與塔筒的連接采用的是基礎(chǔ)環(huán)形式，由于臺(tái)柱是現(xiàn)場(chǎng)后澆，基礎(chǔ)環(huán)式塔筒連接方案的疲勞破壞仍有可能發(fā)生^[23]。

德國(guó)企業(yè)NORDEX^[24]提出了一種將臺(tái)柱和梁一體化分塊預(yù)制，基礎(chǔ)底板現(xiàn)澆的裝配整體式梁板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。該類基礎(chǔ)的環(huán)向連接是將兩類可相互配合的預(yù)制構(gòu)件預(yù)埋的U形鋼筋交錯(cuò)放置，在內(nèi)外翼板的孔洞中穿過(guò)插銷鋼筋形成鋼筋框架后，往夾板拼縫澆筑灌漿料。底板的鋼筋現(xiàn)場(chǎng)綁扎，并與預(yù)制構(gòu)件下部預(yù)埋的鋼筋相互搭接，最后現(xiàn)澆底板完成基礎(chǔ)的裝配施工。該基礎(chǔ)與塔筒通過(guò)臺(tái)柱區(qū)域預(yù)留的孔洞，后張拉預(yù)應(yīng)力錨栓進(jìn)行連接。

德國(guó)企業(yè)RWE^[25]提出了一種梁、底板采用預(yù)制，臺(tái)柱現(xiàn)澆的方形裝配整體式梁板基礎(chǔ)，共劃分成4類預(yù)制模塊。此方案將常規(guī)的圓形底板改為方形，可以方便構(gòu)件的預(yù)制、運(yùn)輸及裝配。施工時(shí)，預(yù)制構(gòu)件之間通過(guò)預(yù)設(shè)的齒槽進(jìn)行拼接，預(yù)制構(gòu)件拼裝完成后澆筑基礎(chǔ)的臺(tái)柱部分，再在預(yù)設(shè)的孔洞中后張拉預(yù)應(yīng)力筋，提高基礎(chǔ)的整體性。該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的預(yù)制底板按照設(shè)計(jì)需要可以環(huán)向布置多段，來(lái)適應(yīng)不同的荷載及場(chǎng)地條件，布置形式較為靈活。

1.1.2 全裝配式梁板基礎(chǔ)

對(duì)于部分構(gòu)件預(yù)制的裝配整體式梁板基礎(chǔ)，施工現(xiàn)場(chǎng)需澆筑較多混凝土，連接區(qū)域的構(gòu)造與現(xiàn)澆基礎(chǔ)基本相同^[26]，結(jié)構(gòu)性能基本可等同于現(xiàn)澆梁板式基礎(chǔ)，在工程應(yīng)用方面的前景比較好，但這類裝配式基礎(chǔ)的濕作業(yè)工作量仍較大，建造周期較長(zhǎng)，不能充分發(fā)揮裝配式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。因此，為減少現(xiàn)澆工作量、施工時(shí)間和環(huán)境污染，預(yù)制化程度更高的梁板基礎(chǔ)的方案研究有待深入。中國(guó)暫時(shí)缺乏對(duì)于全裝配式基礎(chǔ)的研究，但在此趨勢(shì)下，其他國(guó)家一些企業(yè)研發(fā)出了現(xiàn)場(chǎng)幾乎沒(méi)有濕作業(yè)的全裝配式梁板基礎(chǔ)。

西班牙企業(yè)ARTEPREF研發(fā)出一種采用環(huán)向后張預(yù)應(yīng)力鋼索連接的全裝配式梁板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)^[27-28]。該體系將完整的梁板基礎(chǔ)劃分成兩類預(yù)制構(gòu)件，兩類構(gòu)件間預(yù)設(shè)的拼縫齒槽可相互嵌合，并在兩類構(gòu)件內(nèi)部設(shè)置預(yù)留通孔，具體如圖5（a）所示。施工時(shí)，在基坑開(kāi)挖后，將預(yù)制構(gòu)件吊裝到相應(yīng)位置，齒槽拼接對(duì)位完成，預(yù)制構(gòu)件貼合后（拼縫無(wú)明顯間隙）再在預(yù)先設(shè)置的孔洞中穿入鋼索，對(duì)鋼索張拉預(yù)應(yīng)力后，將鋼索首尾固定在預(yù)制構(gòu)件的緊固端，使所有預(yù)制構(gòu)件環(huán)向緊緊貼合，鋼索連接方式如圖5（b）所示。需注意的是，該基礎(chǔ)方案在臺(tái)柱區(qū)域預(yù)埋了用于連接塔筒的錨桿，對(duì)預(yù)制構(gòu)件的制作精度要求會(huì)相應(yīng)提高。

德國(guó)陸上風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)企業(yè)ANKER研發(fā)了多種全裝配式梁板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)^[29]。第1種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)將預(yù)制構(gòu)件按照梁板和臺(tái)柱兩類進(jìn)行劃分，結(jié)構(gòu)組成和裝配施工流程如圖6所示。在預(yù)制梁板內(nèi)側(cè)，預(yù)制臺(tái)柱相對(duì)應(yīng)區(qū)域沿環(huán)向設(shè)置了4排環(huán)向布置的預(yù)留豎向孔洞，其中最外側(cè)和最內(nèi)側(cè)的孔洞用于幾類預(yù)制構(gòu)件在中心重疊區(qū)域豎直方向的連接，中間兩排孔洞用于基礎(chǔ)和上部塔筒法蘭連接。此外，底板拼縫之間設(shè)置預(yù)制蓋板，待預(yù)制梁板放置完成后將預(yù)制蓋板搭接于預(yù)制肋梁間的拼縫上。

Monnier^[31]在愛(ài)爾蘭某風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)方案中詳細(xì)比較了ANKER的全裝配式梁板基礎(chǔ)與常規(guī)的現(xiàn)澆風(fēng)電基礎(chǔ)的材料用量、施工時(shí)間、建造成本等指標(biāo)。結(jié)果表明，采用ANKER的全裝配式梁板基礎(chǔ)可以減少約70%的混凝土用量，施工受天氣影響小，僅需5 d即可完成，并且構(gòu)件組裝簡(jiǎn)單，裝配精度要求不高，基礎(chǔ)后期的拆除工作也十分容易，可以有效地減少基礎(chǔ)建造的各項(xiàng)成本及施工造成的環(huán)境污染。

ANKER也提出了其他兩類全裝配式梁板基礎(chǔ)方案。第2類基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖7（a）所示^[32]，在預(yù)制臺(tái)柱構(gòu)件之間外伸型鋼連接件，通過(guò)螺栓進(jìn)行臺(tái)柱預(yù)制構(gòu)件間的環(huán)向連接?；A(chǔ)的預(yù)制肋梁的內(nèi)端設(shè)置了凹槽空間，將預(yù)制臺(tái)柱放置后，有足夠的下部空間對(duì)連接塔筒的預(yù)應(yīng)力錨栓的張拉固定。第3類基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖7（b）所示^[33]，將常見(jiàn)的混凝土臺(tái)柱改為型鋼構(gòu)件，基礎(chǔ)與塔筒的連接方案也由預(yù)應(yīng)力錨栓換成了基礎(chǔ)環(huán)，通過(guò)這兩方面改動(dòng)進(jìn)一步減少了預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量和體積，同時(shí)也方便構(gòu)件的運(yùn)輸、裝配、拆除或更換。

美國(guó)陸上風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)企業(yè)RUTE^[34]研發(fā)出了一種全裝配式箱梁梁板基礎(chǔ)，該方案將梁劃分成3段或多段不同的箱型預(yù)制構(gòu)件，基礎(chǔ)臺(tái)柱也劃分成同箱梁個(gè)數(shù)一致的構(gòu)件，結(jié)構(gòu)及裝配施工如圖8所示。為方便基礎(chǔ)構(gòu)件間的裝配連接，在單根預(yù)制梁各段箱型構(gòu)件和預(yù)制臺(tái)柱對(duì)應(yīng)的區(qū)域設(shè)置用于穿過(guò)預(yù)應(yīng)力筋的孔洞，預(yù)應(yīng)力筋的一端錨固在預(yù)制梁板最外側(cè)，一端錨固在預(yù)制臺(tái)柱內(nèi)側(cè)；臺(tái)柱處的環(huán)向連接采用環(huán)向后張預(yù)應(yīng)力的方式?；A(chǔ)的預(yù)制梁兩側(cè)也設(shè)置了可選板段，可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整，可選板段之間不用設(shè)置連接。在基礎(chǔ)的裝配施工完成后，把預(yù)應(yīng)力錨栓穿過(guò)預(yù)制臺(tái)柱預(yù)留的孔洞將基礎(chǔ)和上部塔筒連接。RUTE的全裝配式箱梁梁板基礎(chǔ)，構(gòu)件預(yù)制化程度高，經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性強(qiáng)，僅需1 d就可將所有預(yù)制段運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，3 d完成基礎(chǔ)施工，混凝土用量相比于常規(guī)現(xiàn)澆梁板基礎(chǔ)減少一半，二氧化碳的排放量可降低約75%^[35]。

1.2 裝配式多足基礎(chǔ)

風(fēng)電裝配式多足基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)主要由臺(tái)柱以及繞臺(tái)柱放射狀布置的梁組成，梁的外端可以根據(jù)實(shí)際場(chǎng)地條件來(lái)選擇和布置獨(dú)立承臺(tái)、錨桿或樁。

新西蘭企業(yè)MERIDIAN在南極羅斯島的風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目中，鑒于南極洲的氣候特殊，施工設(shè)備、條件差，并且項(xiàng)目需要保證在僅有兩個(gè)月夏季、光線充足的短暫時(shí)間段內(nèi)完成^[36]，故采用一種鋼梁裝配式多足錨桿基礎(chǔ)^[37]，結(jié)構(gòu)如圖9所示。該基礎(chǔ)在施工時(shí)首先將地基開(kāi)挖后按常規(guī)方式將錨桿錨入下部巖層，將預(yù)制承臺(tái)放置在錨桿頂部，錨桿錨固在承臺(tái)上表面，待承臺(tái)上部鋼梁放置完成后，將鋼梁外端與預(yù)埋在承臺(tái)內(nèi)部的螺桿進(jìn)行連接?；A(chǔ)裝配施工完成后，將上部風(fēng)機(jī)塔筒與基礎(chǔ)中心處的基礎(chǔ)環(huán)通過(guò)螺栓連接。

美國(guó)陸上風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)企業(yè)RUTE^[38]研發(fā)出一種采用后張預(yù)應(yīng)力連接的裝配式多足基礎(chǔ)，共有3種不同的梁端支撐方式，其下沉承臺(tái)支撐的結(jié)構(gòu)形式如圖10（a）所示。該方案中的基礎(chǔ)肋梁采用工字形截面，可以減少梁預(yù)制時(shí)的材料用量。預(yù)制承臺(tái)和預(yù)制梁之間通過(guò)在梁端部設(shè)置的支撐結(jié)構(gòu)連接，承臺(tái)的位置及埋深可以根據(jù)場(chǎng)地條件靈活調(diào)整。臺(tái)柱外側(cè)延伸出和梁相同的截面，將結(jié)合面對(duì)應(yīng)后，在臺(tái)柱內(nèi)側(cè)張拉預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行連接，預(yù)應(yīng)力筋的另一端固定在梁最外端?；A(chǔ)建成后，將預(yù)應(yīng)力錨栓穿過(guò)臺(tái)柱預(yù)留的錨栓孔和上部塔筒連接，現(xiàn)場(chǎng)不存在任何濕作業(yè)。該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)也提供了錨桿和微型樁的端承形式^[39]，錨桿形式結(jié)構(gòu)如圖10（b）所示，根據(jù)實(shí)際場(chǎng)地條件需要可以把端部承臺(tái)換成錨桿或微型樁，3種支撐形式的構(gòu)件連接方式基本相似。

Norvell^[40]對(duì)RUTE的后張預(yù)應(yīng)力裝配式多足基礎(chǔ)進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì)研究，詳細(xì)比較了錨桿、微型樁兩種端承方式的受力特性，指出該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可以大幅縮減材料和時(shí)間成本，易于裝配施工和后期拆除，具有良好的應(yīng)用前景。Velasquez等^[39]對(duì)采用錨桿形式的RUTE裝配式多足基礎(chǔ)進(jìn)行了有限元數(shù)值分析。結(jié)果表明，該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在抗拔、抗傾覆、整體穩(wěn)定性和基礎(chǔ)旋轉(zhuǎn)剛度等方面性能較好，但少數(shù)工況下臺(tái)柱和肋梁結(jié)合面的抗剪強(qiáng)度不能達(dá)到風(fēng)機(jī)制造商的最低要求，但可以通過(guò)增加預(yù)制梁的寬度的方式，來(lái)優(yōu)化結(jié)合面設(shè)計(jì)進(jìn)行改善。

西班牙企業(yè)HWS提出的裝配式多足基礎(chǔ)方案中，僅梁采用預(yù)制的形式，并提供多種肋梁截面選擇，承臺(tái)、樁和中心臺(tái)柱仍是現(xiàn)澆^[41]，該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖10（c）所示。承臺(tái)施工時(shí)，將現(xiàn)澆承臺(tái)頂部的外伸鋼筋穿過(guò)預(yù)制梁的預(yù)留孔洞后灌漿連接；臺(tái)柱施工時(shí)，先在中心區(qū)域放置錨籠環(huán)，再將梁端部外伸鋼筋和臺(tái)柱鋼筋現(xiàn)場(chǎng)綁扎形成框架后，澆筑混凝土形成整體^[42]。該方案根據(jù)場(chǎng)地條件可將樁和混凝土承臺(tái)互換，兩種方式施工流程類似。雖然這類方案的現(xiàn)澆工作量仍然較大，也不能縮短工期，但經(jīng)濟(jì)效益明顯，相較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆擴(kuò)展基礎(chǔ)，可以減少約35%混凝土用量以及30%的總成本^[43]，并且可以現(xiàn)場(chǎng)靈活調(diào)整承臺(tái)的高度以及埋置深度，能夠較好地適應(yīng)各類地形條件。

王宇航等^[44]提出一種采用組合結(jié)構(gòu)的裝配式多足樁基礎(chǔ)。該形式的裝配式多足樁基礎(chǔ)用鋼-混組合結(jié)構(gòu)梁、臺(tái)柱替代常規(guī)的混凝土構(gòu)件，充分發(fā)揮了組合結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，除了臺(tái)柱以外的其余構(gòu)件均采用預(yù)制的形式，構(gòu)件預(yù)制化程度較高。裝配施工時(shí)，主梁和鋼管混凝土臺(tái)柱、主梁和鋼連梁均通過(guò)螺栓連接；預(yù)制樁和預(yù)制的鋼管混凝土梁通過(guò)后澆混凝土進(jìn)行連接?；A(chǔ)與塔筒的連接沒(méi)有采用常規(guī)的基礎(chǔ)環(huán)和錨籠環(huán)，而是在基礎(chǔ)臺(tái)柱內(nèi)側(cè)布置多排抗剪栓釘，上部塔筒的底部同樣設(shè)置有栓釘，將上部塔筒埋入一定深度后，現(xiàn)澆混凝土使其在中心臺(tái)柱處形成鋼管混凝土式的結(jié)構(gòu)。

德國(guó)企業(yè)NORDEX^[45]提出的裝配式多足基礎(chǔ)方案中，取消了梁外端與預(yù)制承臺(tái)的連接，只需要將梁放置在墩臺(tái)上部，依靠自重和上覆土使兩者貼合?；A(chǔ)的環(huán)向通過(guò)在預(yù)制構(gòu)件間環(huán)向拼接形成的凹槽內(nèi)灌漿進(jìn)行連接，臺(tái)柱和預(yù)制梁通過(guò)預(yù)留在構(gòu)件的內(nèi)錨栓孔豎向連接。基礎(chǔ)裝配完成后，塔筒和基礎(chǔ)通過(guò)預(yù)留在外側(cè)的環(huán)向孔洞，穿過(guò)預(yù)應(yīng)力錨栓進(jìn)行連接。該基礎(chǔ)形式的承臺(tái)下部還可以根據(jù)需要設(shè)置樁，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)在樁頂與預(yù)制承臺(tái)進(jìn)行連接。此外，這類基礎(chǔ)在不同的施工場(chǎng)地只需調(diào)整承臺(tái)的設(shè)計(jì)，預(yù)制的梁柱構(gòu)件不用更改，可以方便地實(shí)現(xiàn)不同場(chǎng)地條件下的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。

1.3 裝配式筒型基礎(chǔ)

筒型基礎(chǔ)常在軟土地區(qū)上的護(hù)岸、碼頭等港口結(jié)構(gòu)中采用，但尺寸和受力模式與風(fēng)電結(jié)構(gòu)中的筒型基礎(chǔ)有所差異。筒型基礎(chǔ)適用于沿岸、濕陷性土層的特點(diǎn)，使其在風(fēng)電基礎(chǔ)領(lǐng)域也有很好的應(yīng)用前景。常規(guī)的風(fēng)電筒型基礎(chǔ)^[46]是由美國(guó)地球系統(tǒng)公司提出的Patrick & Henderson tensionless pier foundation（P&H無(wú)張力墩基礎(chǔ)），中國(guó)引進(jìn)后常被稱為預(yù)應(yīng)力筒型基礎(chǔ)或預(yù)應(yīng)力墩基礎(chǔ)，該基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)通過(guò)內(nèi)外波紋鋼筒和周圍的摩擦傳遞荷載，對(duì)貫穿筒體高度方向的錨栓施加預(yù)應(yīng)力使基礎(chǔ)在運(yùn)行過(guò)程中保持“無(wú)張力”狀態(tài)。筒型基礎(chǔ)在沿海軟土場(chǎng)地的適應(yīng)性強(qiáng)，將其改造成裝配式結(jié)構(gòu)綜合效益好。

馬人樂(lè)等^[47]提出了一種裝配式筒型基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)如圖11所示。該裝配式筒型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)取消了內(nèi)外波紋鋼筒，將基礎(chǔ)沿著筒身不同高度的水平方向，均勻劃分成若干個(gè)相同的環(huán)狀預(yù)制筒體。裝配施工時(shí)，將預(yù)制筒體吊裝堆疊成筒型，再通過(guò)筒身內(nèi)部通長(zhǎng)的預(yù)應(yīng)力錨桿將其構(gòu)件及上部塔筒進(jìn)行連接，不需要額外的濕作業(yè)。這種裝配式基礎(chǔ)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工速度快，造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)。唐甜甜^[48]對(duì)其進(jìn)行了較為詳細(xì)的理論分析和有限元分析。結(jié)果表明，裝配式筒型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)具有良好的抗彎性能，施工方便，可以較好地縮短工期，降低造價(jià)。

湯友生等^[49-50]對(duì)裝配式筒型基礎(chǔ)進(jìn)行了詳細(xì)的受力特性研究。結(jié)果表明，在水平荷載作用下裝配式筒型基礎(chǔ)的變形特征類似于現(xiàn)澆筒型基礎(chǔ)，并且與現(xiàn)澆基礎(chǔ)的受力性能相當(dāng)，采用預(yù)應(yīng)力錨桿的連接方式可使基礎(chǔ)各水平接觸面具有足夠的抗剪承載力，并提出了水平接觸面承載力的分析方法。

李振作等^[51]對(duì)裝配式筒型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，優(yōu)化后的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖12所示。該方案在預(yù)制構(gòu)件吊裝完成后，對(duì)筒體內(nèi)外周側(cè)后澆低強(qiáng)混凝土，并將預(yù)制筒體的外邊緣設(shè)置成波紋狀以提高新舊混凝土結(jié)合面的黏結(jié)力。

1.4 裝配式擴(kuò)展基礎(chǔ)

風(fēng)電擴(kuò)展基礎(chǔ)具有應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟、整體性好、剛度大、埋深小、土方開(kāi)挖量小等優(yōu)勢(shì)。隨著風(fēng)機(jī)容量逐漸增大，外荷載逐漸增加，其混凝土的用量以及占地面積也隨之增加，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性逐漸降低^[52]。擴(kuò)展基礎(chǔ)有著和梁板基礎(chǔ)相似的受力特點(diǎn)，預(yù)制構(gòu)件可參照梁板基礎(chǔ)的拆分方式，其制作方面相對(duì)簡(jiǎn)單。不過(guò)，擴(kuò)展基礎(chǔ)通?？梢员涣喊寤A(chǔ)替代，且材料用量多于梁板基礎(chǔ)，接觸區(qū)域面積也相應(yīng)增加，構(gòu)件連接設(shè)計(jì)的精度要求更高，故在裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的方案不多。

吳香國(guó)等^[53]提出將擴(kuò)展基礎(chǔ)模塊化的方式，把完整的擴(kuò)展基礎(chǔ)主體劃分成兩類預(yù)制混凝土構(gòu)件，在預(yù)制構(gòu)件之間設(shè)置凸凹齒槽以及預(yù)留孔洞，結(jié)構(gòu)如圖13所示。裝配式擴(kuò)展基礎(chǔ)施工時(shí)，將所有的預(yù)制構(gòu)件先按照齒槽相互匹配拼接成完整圓形擴(kuò)展基礎(chǔ)，然后再在預(yù)留孔洞內(nèi)后張環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋使各構(gòu)件連接為整體?？梢钥吹?，裝配式擴(kuò)展基礎(chǔ)的預(yù)制構(gòu)件劃分方式和裝配式梁板基礎(chǔ)基本相同，但相對(duì)于裝配式梁板基礎(chǔ)而言，材料用量多，構(gòu)件體積大，構(gòu)件間的較大面積的齒槽設(shè)計(jì)也會(huì)給預(yù)制構(gòu)件的制作帶來(lái)更大的難度。

1.5 裝配式箱型基礎(chǔ)

風(fēng)電箱型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是在臺(tái)柱周側(cè)設(shè)置若干的箱型凹槽，往凹槽內(nèi)部回填土或其他填充物，以滿足基礎(chǔ)抗傾覆性能，可以有效地回填利用開(kāi)挖土體，節(jié)約材料。風(fēng)電箱型基礎(chǔ)由于各構(gòu)件易于劃分，基礎(chǔ)材料用量少，經(jīng)濟(jì)性較好，因而也有不少裝配式結(jié)構(gòu)方案被提出。

丹麥風(fēng)機(jī)制造商VESTAS^[54]研發(fā)出一種裝配式箱型基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)如圖14所示。裝配施工時(shí)，將預(yù)制箱體沿著開(kāi)挖好的基坑中心環(huán)向均布，預(yù)制箱體環(huán)向之間不做連接，每個(gè)箱體內(nèi)部設(shè)置用于連接拉索的固定裝置，再將開(kāi)挖出的土回填至基坑并填平，然后在中心臺(tái)柱上立起塔筒，塔筒中部設(shè)置拉索固定端，并通過(guò)拉索與基礎(chǔ)上的固定端連接，有效地提高了塔筒的穩(wěn)定性。已有研究表明，帶塔架拉索的基礎(chǔ)形式^[55]，可以減少塔筒成本約20%，并且百分比隨著輪轂高度的增加而增加。

德國(guó)企業(yè)RWE^[56]提出的裝配式箱型基礎(chǔ)方案中，各單元預(yù)制箱被劃分成3 個(gè)不同的預(yù)制構(gòu)件，各預(yù)制構(gòu)件表面設(shè)置用于相互連接貼合的齒槽，內(nèi)部預(yù)留孔洞。施工時(shí)，將各預(yù)制構(gòu)件按齒槽拼裝貼合后，在孔洞內(nèi)后張預(yù)應(yīng)力筋將各預(yù)制構(gòu)件連接形成整體。

郝華庚等^[57]提出的蜂窩型裝配式箱型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案中，整體預(yù)制各個(gè)箱體，各預(yù)制箱內(nèi)部預(yù)設(shè)孔洞，施工時(shí)將各個(gè)箱體之間通過(guò)螺栓相互連接?；A(chǔ)臺(tái)柱也采用預(yù)制的方式，實(shí)現(xiàn)了所有構(gòu)件均采用預(yù)制的效果。此外，根據(jù)實(shí)際需要可以調(diào)整箱型構(gòu)件的個(gè)數(shù)及布置位置，在基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)及施工方面具有較強(qiáng)的靈活性。

1.6 裝配式支撐基礎(chǔ)

陸上風(fēng)電裝配式支撐基礎(chǔ)源于西班牙企業(yè)ESTEYCO^[58]，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)由底部、支撐、中心筒、頂板組成，其中僅支撐采用的是預(yù)制的形式，結(jié)構(gòu)如圖15所示。該方案可以節(jié)省混凝土和鋼筋用量，減少錨栓的數(shù)量并方便更換錨栓，還可以將塔筒的開(kāi)洞布置在基礎(chǔ)臺(tái)柱，避免常規(guī)塔筒開(kāi)洞引起的塔筒應(yīng)力集中現(xiàn)象^[59]。支撐式基礎(chǔ)已在包括中國(guó)、德國(guó)等在內(nèi)的許多國(guó)家都有實(shí)際項(xiàng)目，中國(guó)在新疆的某風(fēng)電項(xiàng)目中采用了此基礎(chǔ)^[60]，施工流程如圖16（a）所示?？梢钥吹剑捎诨A(chǔ)預(yù)制構(gòu)件占比不高，現(xiàn)場(chǎng)綁扎鋼筋的工程量仍然較大，且工藝復(fù)雜，相對(duì)于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆基礎(chǔ)，節(jié)省工期的程度有限。

田春雨等^[61]對(duì)裝配式支撐基礎(chǔ)進(jìn)行了優(yōu)化，發(fā)展了支撐、臺(tái)柱均預(yù)制的結(jié)構(gòu)形式。孫陽(yáng)等^[62]在田春雨的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，提出了構(gòu)件全部預(yù)制的裝配式支撐基礎(chǔ)，除部分保留了前者^[61]提出的連接方案外，將底板也改為預(yù)制形式，各構(gòu)件間的連接及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意如圖17所示。

胡晨^[63]考慮到風(fēng)電基礎(chǔ)中部分后澆節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造無(wú)明確的規(guī)范和圖集可參考，對(duì)裝配式支撐基礎(chǔ)預(yù)制底板間U形筋搭接后澆節(jié)點(diǎn)和臺(tái)柱的螺栓連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了模型試驗(yàn)和有限元模擬分析，結(jié)果表明，后澆帶節(jié)點(diǎn)的受彎破壞模式與現(xiàn)澆相同，開(kāi)裂荷載減小了40%以上，裂縫寬度也明顯更大，但仍可采用相應(yīng)規(guī)范計(jì)算受彎承載力，并提出了節(jié)點(diǎn)的裂縫寬度計(jì)算方法；分析了后澆帶和螺栓連接區(qū)域的受剪破壞機(jī)理，提出了后澆帶和螺栓連接節(jié)點(diǎn)受剪承載力的計(jì)算公式。

2 研究現(xiàn)狀總結(jié)及面臨的問(wèn)題

通過(guò)總結(jié)上述研究現(xiàn)狀可知，目前已有較多的裝配式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案，行業(yè)企業(yè)、科研人員等對(duì)裝配式基礎(chǔ)也做了大量相關(guān)研究。從當(dāng)前裝配式結(jié)構(gòu)與可再生能源發(fā)展的國(guó)家戰(zhàn)略可知，陸上風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)具有良好的研發(fā)和推廣應(yīng)用前景。區(qū)別于現(xiàn)澆基礎(chǔ)通常僅需考慮基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工，裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)則需要對(duì)方案進(jìn)行全過(guò)程、全流程設(shè)計(jì)，如圖18所示。然而，現(xiàn)有研究仍然面臨以下問(wèn)題亟待解決：

1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化程度不高。已有的風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)拼縫常采用鋼筋搭接后澆、螺栓連接、后張預(yù)應(yīng)力等方式，但都缺乏專門的規(guī)范要求和標(biāo)準(zhǔn)。雖然大多數(shù)連接方式在建筑、橋梁等結(jié)構(gòu)中已有成熟運(yùn)用，但風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)由于結(jié)構(gòu)形式和受力狀態(tài)與其他結(jié)構(gòu)差異較大（如疲勞問(wèn)題突出），難以直接沿用這些連接方式的構(gòu)造、設(shè)計(jì)要求，相關(guān)的理論研究亟待補(bǔ)足。同時(shí)，不同國(guó)家和地區(qū)的企業(yè)、高校、科研人員提出的裝配式基礎(chǔ)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件拆分、連接方式等方面差異較大，各類方案參照的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)多數(shù)是依據(jù)所在地區(qū)的規(guī)范，不同地區(qū)的裝配式基礎(chǔ)方案相互借鑒比較困難。此外，目前還未形成較成熟、可統(tǒng)一推廣的裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案，這也阻礙了風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的規(guī)模化應(yīng)用。

2）裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)預(yù)制化水平較低。中國(guó)風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)處于起步階段，大多工程項(xiàng)目存在著大量現(xiàn)澆構(gòu)件，構(gòu)件預(yù)制化程度低，施工效率并未有明顯提升，裝配難度高于已提出的全裝配式風(fēng)電基礎(chǔ)。其他國(guó)家雖有少數(shù)項(xiàng)目方案采用全裝配式的結(jié)構(gòu)形式，但對(duì)預(yù)制構(gòu)件制作、裝配施工的精度要求較高，預(yù)埋鋼筋的位置、預(yù)留錨栓孔的同心度與連接構(gòu)造設(shè)計(jì)等都需要重點(diǎn)考慮，需要在施工難度和預(yù)制構(gòu)件的制作難度之間找到平衡點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的最大化。

3）裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)理論研究不足。目前相關(guān)科研人員已對(duì)現(xiàn)澆陸上風(fēng)電基礎(chǔ)開(kāi)展了詳細(xì)的研究，如基礎(chǔ)的受力狀態(tài)及優(yōu)化設(shè)計(jì)、風(fēng)荷載與地震作用下基礎(chǔ)的動(dòng)力響應(yīng)、土-結(jié)構(gòu)相互作用、基礎(chǔ)的疲勞分析、基礎(chǔ)-塔架一體化設(shè)計(jì)等。但在裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)理論述研究方面還存在大量空白，難以保障裝配式基礎(chǔ)在風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中正常工作，現(xiàn)有研究在基礎(chǔ)選型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、構(gòu)件拆分、連接設(shè)計(jì)、運(yùn)輸施工都還有進(jìn)一步優(yōu)化的空間，對(duì)裝配式基礎(chǔ)在運(yùn)行階段中可能出現(xiàn)的破壞模式的認(rèn)識(shí)還不充分，缺乏足夠的研究確保裝配式基礎(chǔ)的全壽命周期性能。

3 結(jié)論及展望

陸上風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量可靠、施工快速、綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，已開(kāi)展相應(yīng)的研究和工程應(yīng)用，具有較好的應(yīng)用前景。風(fēng)電裝配式基礎(chǔ)研究起步較晚，雖有多種方案提出，但相關(guān)的研究不深入、不充分，未能實(shí)現(xiàn)裝配式基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化。筆者在已有的研究基礎(chǔ)上，通過(guò)系統(tǒng)歸納和廣泛調(diào)研，建議在以下幾個(gè)方面開(kāi)展深入、全面的研究，以期為風(fēng)電結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量發(fā)展提供技術(shù)支撐：

1）在結(jié)構(gòu)選型、連接設(shè)計(jì)等方面進(jìn)一步研發(fā)、優(yōu)化現(xiàn)有的裝配式基礎(chǔ)形式，提出與之配套的設(shè)計(jì)理論與分析方法，并形成規(guī)范、圖集等設(shè)計(jì)依據(jù)。

2）充分考慮風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的地域、環(huán)境適用性，提高裝配式基礎(chǔ)的構(gòu)件預(yù)制化程度與現(xiàn)場(chǎng)施工效率，提出與風(fēng)電設(shè)計(jì)容量相匹配的最優(yōu)裝配式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式。

3）著力風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的荷載特性與裝配式基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)屬性，開(kāi)展基礎(chǔ)理論與應(yīng)用基礎(chǔ)協(xié)同攻關(guān)研究，探究裝配式基礎(chǔ)在風(fēng)、地震及土-結(jié)構(gòu)相互作用下的響應(yīng)與關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的疲勞分析，發(fā)展裝配式基礎(chǔ)的全壽命設(shè)計(jì)方法與性能控制理論。

4）隨著風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展，老舊風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備可更換為更大容量的風(fēng)機(jī)，將裝配式基礎(chǔ)的技術(shù)拓展應(yīng)用于老舊風(fēng)電場(chǎng)基礎(chǔ)的加固、擴(kuò)容，使原有基礎(chǔ)能夠承受擴(kuò)容后的更大荷載，實(shí)現(xiàn)資源的重復(fù)利用。

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（編輯??王秀玲）