光伏支架钢制地锚试验要求及荷载计算

2022-09-10

1 前言

依据《建筑桩基技术规范》 (JGJ94—2008) 、《××20MW光伏电站项目岩土工程勘察报告》, 本工程总图布置方案, 参考类似工程资料的有关内容综合分析, 编制本试验技术要求及基础顶荷载计算书。

2 工程地质条件

2.1 地形地貌特征

拟建场地属中部堆积剥蚀地形地貌, 地层覆盖层深度较大。由于设计院未提供拟建建筑室内地坪设计标高, 根据场地地形及标高假设各拟建建筑设计±0.000, 基础埋深为-2.0m。拟建建筑场地地基均匀性较好。

2.2 地基土构成

由标准贯入试验成果分析及土工试验可知:

(2) 层粉土:褐黄色, 稍湿, 标准贯入试验实测击数平均值为N=16击, 工程力学性质较好。

(3) 层粉土:褐黄色, 稍湿, 标准贯入试验实测击数平均值为N=24击, 工程力学性质较好。

2.3 地下水

按《岩土工程勘察规范》 (GB50021—2001) (2009年版) 划分, 场地环境类别为Ⅱ类。

拟建场地地下水埋深较深, 可不考虑地下水对拟建建筑的腐蚀性。

2.4 地基土层主要岩土设计参数

根据土工试验结果、原位测试成果, 结合地区经验确定的各层地基土承载力特征值fak列表于下。

3 试验型号的选择

根据地勘报告、可行性研究及类似工程设计经验, 光伏系统支架基础结构采用钢制地锚, 直径Φ76mm, 基础埋深分为1.6m、1.8m、2.0m、2.2m, 基础露出地面0.2m。

4 试验区的选择

在总平面布置光伏分区中, 根据现场实际情况选择两个区域进行试验, 以试验验证地质极端条件和一般条件下钢制地锚长度的选择。每个区域每种桩型的试桩数量不少于2根。

5 试验的内容

采用综合试验, 相同地质条件试验区域集中布置, 集中施打, 一方面便于施工, 另一方面, 能模拟工程基础的施工情况, 使试验结果更符合实际, 还便于采用多种试验手段进行综合研究、比较, 以确保试验成果的质量。

钢制地锚的加载过程:先加载至不小于基础顶竖向压力设计荷载标准值的2.5倍, 即可终止加载;然后加载至不小于基础顶水平设计荷载标准值的2.5倍, 即可终止加载 (如果在水平荷载时, 基础变形过大或者破坏, 则不进行抗拔试验) ;最后加载至不小于基础顶竖向拔力设计荷载标准值的2.5倍, 即可终止加载。

试验分别布置在二个光伏系统区域。试验共计4个类型, 共4×4=16组试验。为加快试验进度, 节约试验组数, 可通过试验型号 (基础长) 试验顺序的优选排序, 根据前面试验结果, 现场确定是否再继续后续基础型 (基础长) 的试验。最终试验组数, 以现场实际试验结果为准。试验区域1、2均由1.6m基础长开始试验。

光伏支架钢制地锚基础, 基础顶竖向压力荷载效应标准组合值为8.0k N, 基础顶水平荷载效应标准组合值为2.0k N, 基础顶竖向上拔力荷载效应标准组合值为4.0k N (具体数值参见后面的第7节荷载计算书) , 按此荷载准备试验荷载。为使试验与实际工况吻合, 基础顶应有相应竖向设计荷载标准值的恒定荷载。

5.1本次试验做三种试验: (1) 基础竖向抗压试验, 以试验竖向压力作用下; (2) 基础水平载荷试验, 以试验在水平荷载下; (3) 基础竖向抗拔试验, 以试验在竖向拔力作用下;——在不同地质条件下, 不同基础的入土嵌固深度, 基础及地面处基础的位移变形及其对应荷载, 为光伏支架钢制地锚基础设计提供有关参数。

5.2符合下列标准之一即为试验破坏:a、基础明显过大的位移变形影响结构使用;b、基础破坏。其它终止加载条件按规范规定执行。

5.3 变形位移数值的测量应包括基础顶 (水平荷载作用点) 的位移及基础在地面处的对应位移值。

5.4 经过试验综合确定并推荐提出各试验的基础顶水平承载力和竖向抗压、抗拔承载力特征值。

5.5 未及事宜, 根据《建筑地基基础设计规范》 (GB50007—2011) 以及其它规程规范的规定进行。

6 施工技术要求

6.1 钢制地锚、基础的制作

钢制地锚、基础必须严格遵照《钢结构工程施工质量验收规范》 (GB50205—2001) 、《地基与基础工程施工及验收规范》 (GBJ202—83) 等中的有关规定。

6.2 基础施工

6.2.1 制定合理的基础施工技术措施。

6.2.2 严格控制基础垂直度, 如超过1%时, 必须及时纠正, 以避免把基础打斜。

7 荷载计算书

光伏支架钢制地锚试验技术要求中的基础顶水平、竖向压力、竖向拔力——荷载效应标准组合值按照《建筑结构荷载规范》 (GB50009—2012) 计算。计算过程如下:

7.1 荷载计算

a、风荷载

组件角度35度, 组件尺寸1.956×0.992m, 两个方向间距均为20mm,

根据E.3.4, 计算25年一遇的基本风压:

体形系数1.3, 地面粗糙度B类, 高度变化系数取1,

因此风荷载标准值为0.33×1.3×1=0.429k N/m2,

水平荷载标准值:0.429×3.1×3.968×sin35°=3.03k N,

垂直荷载标准值 (分向上、向下两种情况) :

b、雪荷载

根据E.3.4, 计算25年一遇的基本雪压:

屋面积雪分布系数:μr=0.6,

雪荷载标准值:0.24×0.6×3.1×3.968×cos35°=1.45k N。

c、恒荷载

轴线间距3.1m, 轴线间组件重量:3.1/1.976×4×0.28=1.757k N,

轴线间支架钢材重量:取1.0k N,

基础顶重量 (按埋深1.6m计算) :

7.2 基础顶水平荷载效应标准组合值

基础顶水平荷载效应标准组合值计算:3.32/2=1.66k N。

光伏支架钢制地锚试验技术要求中基础顶水平荷载效应标准组合值为1.2×1.66=2.0k N。

7.3 基础顶竖向压力荷载效应标准组合值

基础顶竖向压力荷载效应标准组合值计算 (风荷载中心点距离地面1.8m, 两个微孔灌注桩的距离2.254m) :

a、风荷载控制 (取恒载+风荷载+雪荷载×0.7)

b、雪荷载控制 (取恒载+风荷载×0.6+雪荷载)

故基础顶竖向压力荷载效应标准组合值计算值为6.47k N。

光伏支架钢制地锚试验技术要求中基础顶竖向荷载效应标准组合值为1.1×6.47=7.8k N。

7.4 基础顶竖向拔力荷载效应标准组合值

基础顶竖向拔力荷载效应标准组合值计算 (此时不考虑雪荷载的有利作用, 荷载组合为风荷载-恒荷载) :

故基础顶竖向拔力荷载效应标准组合值计算值为3.20k N。

光伏支架钢制地锚试验技术要求中基础顶上拔荷载效应标准组合值为1.2×3.20=3.9k N。

8 结论

通过科学计算和技术试验, 了解基础顶自由状态下, 在水平、轴向荷载作用下, 不同基础长在不同土质、不同入土深度情况下的变位及基础的水平、抗压、抗拔承载力等有关参数。探索打入地锚的可能性, 选择合理的机具和设备, 保证顺利施工, 为确定基础的施工方案、施工机具、施工控制参数提供依据和经验。

摘要：计算光伏支架钢制地锚基础顶的水平、竖向压力、竖向拔力荷载效应标准组合值;通过科学试验, 了解光伏支架钢制地锚基础顶自由状态下, 在水平、轴向荷载作用下, 不同基础长在不同土质、不同入土深度情况下的变位及基础的水平、抗压、抗拔承载力等有关参数;探索打入地锚的可能性, 选择合理的机具和设备, 保证顺利施工, 为确定基础的施工方案、机具、控制参数提供依据和经验。

关键词：光伏支架,钢制地锚,荷载计算,试验技术