太阳能光伏发电系统支架知识

土壤及岩石等级的类别综合土壤及岩石等级的类别综合 No 土壤 岩石等级描述螺旋桩 螺旋 桩 钢型材微型桩 混凝土 基础 0PT OH 适用 1 MH CH OL ML CL 粘土或淤泥适用适用适用适用适用 2SC SM SP 粘土的 淤泥的或次等砂土适用适用适用适用适用 3SW GC GM GP 优等砂土 粘土的 淤泥的 或次等砂砾 适用适用适用适用适用 4GW 优等砂砾适用适用 可能适 用 适用适用 5 RMR 20次等岩石 可能适 用 可能适 用 适用 6RMR21 60 次等到中等岩石 需要预 钻 可能适 用 适用 7RMR61 100 优等岩石 需要预 钻 可能适 用 适用 7 7 种土质对螺旋桩的安装要求种土质对螺旋桩的安装要求 土壤 等级 名称成分螺旋桩技术钻孔 一等表层土砂土 砂砾 泥沙可行 用锤钻预 钻螺旋洞 二等流土液体和糊状地下水 可行 但土壤缺乏强 度 用锤钻预 钻螺旋洞 三等松散土壤松散砂土 砂砾 或两者混合物可行 但有少许阻力 用锤钻预 钻螺旋洞 四等 中等重量 的松散土 壤 砂土 砂砾 泥沙和粘土 至少 15 粒度 0 06mm 30 岩屑 直径为 63mm 体积为 0 01m 用锤钻预 钻螺旋洞 五等 难以解决 的土壤类 型 多于 30 石头 直径 63mm 体积为 0 01m 0 1m 的坚硬石头 无需预钻螺旋洞也足 以确保螺旋桩的安装 用锤钻预 钻螺旋洞 六等可移动的带岩石 紧密连接 易碎 板岩 经风化的土需用锤钻用锤钻预 石质土壤钻螺旋洞 七等 可移动的 硬质岩石 具结构强度的小岩石 风化泥岩 矿渣 铁和 钢 需用锤钻 用锤钻预 钻螺旋洞 承载能力承载能力 按照最大压缩载荷为 4 公吨 最大拉伸载荷为 2 公吨来设计标准螺旋桩 也可以提供更高负载能力的产品 一 般情况下 一根螺旋桩可以支撑 1KW 土 壤 类 型 测试载荷 PW GS 76 800 PW GS 76 1600 PW GS 90 1200 PW GS 90 2000 PW GS 114 1400 PW GS 140 1400 压力 kN lbs 15 9 357432 3 726134 3 771153 4 1200539 8 894740 8 9172 拉伸 kN lbs 10 0 224819 9 447321 1 474330 7 690224 3 546317 5 3934 砂 土 水平 kN lbs 4 0 8994 5 10116 4 14387 3 164010 5 236011 0 2472 压力 kN lbs 14 1 317028 8 647430 5 685747 7 1072335 5 798124 5 5508 拉伸 kN lbs 10 7 240521 0 472122 4 503631 0 696925 6 575518 9 4249 砂 砾 水平 kN lbs 4 6 10345 9 13267 7 17307 9 17759 2 206710 4 2337 压力 kN lbs 10 6 238320 2 454121 6 485626 9 604724 4 548518 9 4249 拉伸 kN lbs 8 5 191116 0 359717 0 382219 7 442919 1 429415 3 3440 粘 性 土 壤 水平 kN lbs 5 1 11467 2 16188 4 18889 1 204511 8 265213 9 3124 FAQ 1 什么是好的螺旋桩 什么是好的螺旋桩 客户经常有这样的疑问 你怎么证明自己公司所生产的螺旋桩要比其他公司的好 其实 所谓 好 的螺旋 桩 从广义上来讲当然是质量要过关 但从狭义上来说 我们更愿意跟客户解释什么是 最为适合 的螺旋桩 当接到一个太阳能光伏地面电站的项目时 作为业主 他会有以下考虑 项目地点 气候 周遭环境等自然因素 项目规定的竣工时间 投资成本及经济效益 合格供应商筛选及后期维护和质保问题 因此 如果施工地点远离水源 工期紧张 而土质条件又允许的情况下 我们建议客户选用螺旋桩 而在 过往做过的三个大型地面电站的经验当中 我们也发现 螺旋桩地基基础确实比水泥基础有其不可替代的优胜 之处 例如 桩基完工时效是水泥基础的 1 4 人工投入则是水泥基础的 1 3 等 在物价飞速上涨的今天 单 靠低值劳动力的输出已不能满足一个项目对成本的控制要求 只有通过简便 高效及现代化机械装备的投入才 能实现效益最大化 会在接到项目时派遣工程师到现场做实地勘察 对螺旋桩方案做一个可行性评估 评估通 过后 我们的设计师会给出一个最优的地基加支架设计方案 保证整个结构的安全性 对于来说 好 代表 从某些检测 测量工具上体现产品的属性和质量等级 但我们给出客户的承诺是 最为适合 这个定义即涵盖 好 的范围 2 土壤中石块含量为 土壤中石块含量为 70 以上的地方适用水泥基础 以上的地方适用水泥基础 3 一根螺旋桩多少钱 一根螺旋桩多少钱 工程人员将根据你的工程设计要求提供成本最优 最高效的螺旋桩系统 要给出一个确切的价格需要考虑 以下因素 构架结构 土壤类型 长度 地域等等 4 什么地点适合螺旋桩安装 什么地点适合螺旋桩安装 5 螺旋桩系统螺旋桩系统 VS 混凝土地基 混凝土地基 6 螺旋桩的壁厚一般是多少 螺旋桩的壁厚一般是多少 通常是 2 8 3 5mm 7 螺旋桩是否需要绝缘套管 螺旋桩是否需要绝缘套管 不需要 8 螺旋桩能够打到岩石里吗 螺旋桩能够打到岩石里吗 通常可以 已经研发了可以将桩体钻入石层的方法 9 螺旋桩适用于沥青地面吗 螺旋桩适用于沥青地面吗 可以 不过要在安装螺旋桩的地方打一个洞 用沥青在洞口处修整路面 10 我们自己可以安装螺旋桩吗 我们自己可以安装螺旋桩吗 可以 将提供配套设备及安装指引给到各大用户 11 C 型钢地基对比螺旋桩地基 型钢地基对比螺旋桩地基 实际上 C 型桩地基与螺旋桩地基有很大的区别 1 螺旋桩能轻松解决硬质土壤的打桩问题 2 并且螺旋桩的单立柱系统 用一根粗的立柱代替原来的两根立柱 能获得更出色的抗负载能力 3 C 型钢需要更深的贯穿度 如果土质好 贯穿度浅也可 4 C 型钢的立柱数目和螺旋桩的一样 也是由太阳能系统的静荷设计来决定 12 螺旋桩露出地面部份一般为多长 螺旋桩露出地面部份一般为多长 一般而言 根据业主要求的高度在打桩时预留露出地面的部分 如果业主没要求 设计团队会根据实地考察的 结果 综合地形 太阳高度 成本 涨潮等因素设计出一个合理的高度与业主确认后实施 13 打桩过程遇到石头的情况如何处理 打桩过程遇到石头的情况如何处理 潜孔 再根据现场土壤紧凑性决定是否回填所挖出的土壤或另采用灌浆形式固定 14 什么样的地点用什么厚度的镀锌钢 什么样的地点用什么厚度的镀锌钢 螺旋桩镀锌层厚度与在什么项目地点适用这个没有直接关系 首先 在什么地点选用什么样的螺旋桩 取决于 地质报告和螺旋桩结构的设计 其次 螺旋桩之所以要镀锌 是为了起到防腐目的 延长螺旋桩的使用寿命 因此 我们要重点考虑的钢材本身的质量和型材类型 最后 鉴于工艺加工的问题 壁厚越大的螺旋桩镀锌层 厚度远比壁厚小的螺旋桩要厚一些 15 螺旋桩之间的推荐距离是多少 螺旋桩之间的推荐距离是多少 大体来讲 我们建议两个桩之间在 245cm to 305cm 之间 16 螺旋桩热浸镀锌厚度一般是多少 螺旋桩热浸镀锌厚度一般是多少 通常是 60 90 m 17 一根螺旋桩能够承受多大的荷载 一根螺旋桩能够承受多大的荷载 一根螺旋桩的最大承载量取决于安装在什么样的土壤里 土质密度越大 承载量当然就会更大 只有在安装过 程中才能确定最大荷载的具体数据 当螺旋桩入桩到最后几英寸时 操作者利用液压的方式通过挖掘机力臂上 的压力表看到读数之后 他就能够判断桩的承载能力 当然 少不了一个准确的指向表 在宽松的土壤中则有 必要施加一定的拉伸力使土壤更加紧凑并获得较为理想的承载能力 18 当安装螺旋桩时碰到了石头怎么办 当安装螺旋桩时碰到了石头怎么办 螺旋桩系统的安装设备在价值 30 万元人民币以上 因此具有探钻 潜孔等多种功能 在绝大部分的情况下 安 装者能避开岩石来完成入桩过程 如石头实在太大 在施工技术参数允许下 桩可以安装到另外一个地点 如 桩体必须打入在一个精确的位置点上则必须采取挖掘土壤的方式 但这种情况相对较少 19 可不可以将螺旋桩安装在已有的建筑下 可不可以将螺旋桩安装在已有的建筑下 可以 然而 我们建议桩体的打入地点一定要靠在现有建筑的边缘之上 如果桩体一定要打入建筑物的中心位 置 则必须开一个通道允许桩体打入 比如 在木制的庭院里安装 顾客需移开一些地板来将桩体安装到一个 准确的位置上 20 需要在土壤与建筑结构间留有足够的空间吗 需要在土壤与建筑结构间留有足够的空间吗 是的 在土壤与建筑结构间 例如 格状结构 楼梯等 留出充足的空间是非常很重要 目的是为了防止霜冻 引发土壤结构膨胀 如果建筑结构与土壤紧密接触 桩体的作用将大打折扣 因为霜冻会使土壤结构膨胀 影 响整体的稳固性 21 回填土的地质能不能打螺旋桩 有哪些注意事项 回填土的地质能不能打螺旋桩 有哪些注意事项 一般回填土质在建立光伏地面电站之前需要先做处理 处理方式主要有以下几种 1 分层碾压 分层碾压厚度一般为 30cm 左右 2 换填法 将回填土挖出后 填灰土或大粒径的沙石 提高承载力 3 强夯法 用落锤强夯的方式 将回填土夯实 4 压入碎石法 在回填土中压入碎石 使回填土挤压密实 5 灌注水泥浆 最好是在螺旋桩四周灌注水泥浆 提高承载力 22 除拉伸测试 螺旋桩本身还需做什么样的测试 除拉伸测试 螺旋桩本身还需做什么样的测试 抗压承载力 抗拔承载力与水平承载力三项测试 至于要做多少种 需根据项目情况与土壤的整体性质而 定 23 怎样算出螺旋桩的结构是安全 有一定的公式吗 怎样算出螺旋桩的结构是安全 有一定的公式吗 我们有做数据和力学静态荷载分析 当我们知道支架系统需要多少支撑力后 我们就可以推荐螺旋桩的种 类 土木工程人员在现场做测试时就能判断推荐的型号是否符合地质情况与安装需求 24 为防止冻土对螺旋桩的影响 是否有必要在桩体的外部增加保护层 为防止冻土对螺旋桩的影响 是否有必要在桩体的外部增加保护层 不是 霜冻对镀锌钢的桩体性质没有影响 螺旋桩的原理是利用螺旋桩叶片将整个桩体固定在土壤结构里 面 使之不会造成整体结构的移位 25 如果螺旋桩在打入土壤后被取出而再次打入 它本身的承载力会受影响吗 如果螺旋桩在打入土壤后被取出而再次打入 它本身的承载力会受影响吗 会的 这就是为什么我们一定要对安装人员进行培训和颁发资格证书 没有受过培训的人很容易就会破坏 整个项目 26 不用法兰盘进行固定支架系统 而只是用螺栓固定 如何防止螺旋桩发生沉降 不用法兰盘进行固定支架系统 而只是用螺栓固定 如何防止螺旋桩发生沉降 系统设计恰当就不会发生 27 譬如说 是否在宽松的土壤就是否用叶片较大的螺旋桩 譬如说 是否在宽松的土壤就是否用叶片较大的螺旋桩 不 叶片宽度一般是固定 在宽松的土壤里 我们用管芯直径较大的螺旋桩去增强横向的支撑力 28 地面 地面 屋顶支架屋顶支架 滑入式滑入式 29 屋顶支架 屋顶支架 可调节式可调节式 通过地锚栓或水泥基础固定 适用于平屋顶系统和 地面系统 可以将电池组件直接滑入导轨内部 为您节 省一半的安装时间 适用于有框 无框的薄膜以及晶硅 太阳能电池组件 具有普遍实用性 可以承受 60m s 以 上的风压荷载 雪压荷载可达 1000N 优点 1 无需压码固定 2 安装快捷 3 应用广泛 4 具有防震功能 5 支架高度可调节 通过调节后立柱与底部导轨的连接点位置 达到调 节组件角度的目的 具有较强的地域适用性 安装与角 度调节均非常方便 自重式设计 表面阳极氧化处理 适用于平屋顶和地面电站 可以承受 60M s 以上的风压 荷载 雪压荷载可达 1000N 优点 1 通过立柱调节支架角度 2 自重式铝制支架 3 表面阳极氧化 4 无需打穿屋顶 30 地面 地面 屋顶支架屋顶支架 普通打桩式普通打桩式 31 地面 地面 屋顶支架屋顶支架 自重式自重式 32 地面支架 地面支架 单立柱自重式单立柱自重式 适用于平屋顶屋面系统和大型地面电站 通过底部 连接件与混凝土基座相连 不破坏屋顶结构 与屋面连 接紧密 抗风压性能优越 可以承受 60M s 以上的风压 荷载 雪压荷载可达 1000N 优点 1 应用广泛 2 不破坏屋顶防水系统 3 半圆形连接件 自重式解决方案适用于平屋顶及地面系统 利用 水泥块压住支架底部的铝制托盘 起到固定系统的作 用 水泥块可以现场浇铸 独特的铝制挡风背板 有 效减轻组件所受风压 加上底部托盘硅胶垫 可以承 受 60M s 以上的风压荷载 相邻组件可共用托盘与龙 骨 大大节省材料 一体式支架 安装方便 表面阳 极氧化 雪压荷载可达 1000N 优点 1 铝制挡风背板 2 硅胶防滑胶垫 3 共用式自重托盘 4 表面阳极氧化 5 一体式支架设计 通过地锚栓或水泥基础固定 适用于平屋顶系统 和地面系统 可以将电池组件直接滑入导轨内部 为 您节省一半的安装时间 适用于有框 无框的薄膜以 及晶硅太阳能电池组件 具有普遍实用性 可以承受 60m s 以上的风压荷载 雪压荷载可达 1000N 优点 1 无需压码固定 2 安装快捷 3 应用广泛 4 具有防震功能 5 支架高度可调节 33 地面支架 地面支架 单立柱预埋式单立柱预埋式 34 地面支架 地面支架 可调节滑入式可调节滑入式 35 地面支架 地面支架 双立柱可调节式双立柱可调节式 通过调节后立柱与底部导轨的连接点位置 达到 调节组件角度的目的 具有较强的地域适用性 安装 与角度调节均非常方便 自重式设计 表面阳极氧化 处理 适用于平屋顶和地面电站 可以承受 60M s 以 上的风压荷载 雪压荷载可达 1000N 优点 1 通过立柱调节支架角度 2 自重式铝制支架 3 表面阳极氧化 4 无需打穿屋顶 适用于平屋顶屋面系统和大型地面电站 通过 底部连接件与混凝土基座相连 不破坏屋顶结构 与 屋面连接紧密 抗风压性能优越 可以承受 60M s 以 上的风压荷载 雪压荷载可达 1000N 优点 1 应用广泛 2 不破坏屋顶防水系统 3 半圆形连接件 自重式解决方案适用于平屋顶及地面系统 利 用水泥块压住支架底部的铝制托盘 起到固定系统的 作用 水泥块可以现场浇铸 独特的铝制挡风背板 有效减轻组件所受风压 加上底部托盘硅胶垫 可以 承受 60M s 以上的风压荷载 相邻组件可共用托盘与 龙骨 大大节省材料 一体式支架 安装方便 表面 阳极氧化 雪压荷载可达 1000N 优点 1 铝制挡风背板 2 硅胶防滑胶垫 3 共用式自重托盘 4 表面阳极氧化 5 一体式支架设计 36 地面支架 地面支架 托盘自重式托盘自重式 37 螺旋桩 螺旋桩 螺旋桩可以减少地基的花费 缩短安装时间 降低对地面光伏支架系统的环境影响 作为快捷和具成本效 益的方案 螺旋桩可以应用于从松散土壤到基岩 沙地 沼泽和最大 30 的斜坡等全部已知的地质环境中 优点 1 无需损坏周围环境 2 100 环保 可循环使用 3 迁移简单快捷 4 与全部土壤的适用性 特殊的防水固定方式 在有效固定组件的同时 保证良好的防水性能 适用于美国等地的木瓦屋顶 可以承受 55m s 以上的风压荷载 雪压荷载可达 900N 优点 1 特制固定基座 2 防水胶垫 3 节省材料 38 基础结构选择 基础结构选择 我们设想的条件是阵列周围没有挡风设施 地基是比较硬的沙地 因此采用构造简单且坚固的结构 施工 也采用廉价且易得到的材料的施工方法 即采用直接基础 直接基础由于形式不同 又分为独立底座基础和复 合底座基础 基础类型基础类型基础适用范围基础适用范围 直接基础支撑层浅的场合采用 打桩基础支撑层深的场合采用 深基桩基础铁塔等基础上采用 沉箱基础荷重规模大的场合采用 长而大桥梁的基础等 钢管板桩基础在河内建设桥梁等时采用 连续基础支撑层深度大的场合采用 独立底座基础是常用于道路标识等基础施工时的砌块基础 复合底座基础是由 2 个或 2 个以上的柱产生的 应力用一个基础支撑的基础方式 39 风压载重的计算 风压载重的计算 用于计算的模型如下图所示 风压荷重以前节中的 太阳电池阵列用支架设计基础 中叙述的考虑方法为基 础 按照 基准速度压的计算 设计速度压的计算 设计用风压荷重的计算等顺序算出 首先 求出基准速度压 qo V2 2 qo 标准速度压 N 空气密度 1 274N S2 m4 V 设计风速 设计风速 V 是太阳能电池安装地区地上高度 10m 的再现期限 50 年的最大瞬间风速作为基准 这里的设计 风速设为 60m s 则有 qo 1 274 602 2 N 其次 求出设计速度压 q q qo I J q 设计速度压 N 高度补正系数 I 用途系数 J 环境系数 设用途系数为 1 0 普通的太阳能光伏发电系统 环境系数为 1 15 像海上那样没有障碍物的平坦地面 求出高度补正系数 即 h ho 1 n h 阵列在地面上的高度 ho 10m 基准高度 n 5 标准值 由此得出 4 4 100 1 5 0 85 把以上的系数代入到设计速度压的式子 则有 q 2293 2 0 85 1 1 5 2241 6 N 最后 求出设计用风压荷重 W 即 W Cw q AW W 设计用风压荷重 N Cw 风力系数 q 设计用速度压 N Aw 受风面积 风力系数 Cw以地面安装性考虑 在这种场合 对应倾斜角 40 的风力系数在表中找不到 所以按线性插 入来考虑 分别求出正压 负压时的风力系数 正压 0 79 1 06 0 79 25 30 1 02 负压 0 94 1 43 0 94 25 30 1 35 计算受风面积 Aw时考虑为一快板的情况 Aw B l 2 976x5 930 17 648 B 板的宽度 2 976m l 板的长边的长度 5 930m 因此 顺风时的设计用的风压荷重 Wf为 Wf 1 02 2241 6 17 6 40241 2 N 同样 逆风时的设计用的风压荷重 Wc为 Wc 1 35 2241 6 17 6 53260 4 N 40 作用于基础的水平反作用力的计算 作用于基础的水平反作用力的计算 下面求出作用于基础的水平反作用力 垂直反作用力及力矩 计算时使用矩阵法 根据矩阵法的应力 变 形的计算中利用计算机为手段 现使用 UC FRAME 计算实例分为从太阳能电池板的正面风吹的场合和从背面风吹的场合两个例子 假设设计用荷重均匀作用于太阳能电池板上 这样可以计算出设计用风压荷重作用于长边方向的每米相当 的风压荷重 wf Wf I 40241 2 5 930 6786 0 N m 6 8 kN m wc Wc I 53260 4 5 930 8981 5 N m 9 0 kN m 在计算中假设阵列支架的重量和基础重量相比很小 可忽略不计 另外 基础支点认为是固定端 详细的 计算另行介绍 这里将结果列于下表 水平力水平力垂直力垂直力力矩力矩 R Rh1 h1 R Rh2 h2 R Rv1 v1 R Rv2 v2 M M1 1M M2 2 kN kN kN kN kN kN kN kN kN m kN m kN m kN m 顺风 29 3610 9611 3 11 323 222 5 逆风 39 4 14 0 11 411 4 42 3 39 7 以上的计算结果为基础 对独立底座基础 复合底座基础进行稳定性的计算 41 基础稳定性计算 基础稳定性计算 当受到强风时 对于构造物基础要考虑以下问题 受横向风的影响 基础滑动或者跌倒 地基下沉 垂直力超过垂直支撑力 基础本身被破坏 吹进电池 板背面的风使构造物浮起 吹过电池板下侧的风产生漩涡 引起气压的变化 使电池板向地面吸引 这里进 行 滑动和跌倒的研究 和 垂直支撑力的研究 对于 须采用流体解析等方法才能详细研究 研究风向 只考虑危险侧的逆风状态 以下所示为各种稳定条件 a 对滑动的稳定 平时 安全率 Fs 1 5 地震及暴风时 安全率 Fs 1 2 b 对跌倒的稳定 平时 合力作用位置在底盘的中央 1 3 以内时 地震及暴风时 合力作用位置在底盘中央 2 3 以内时 c 对垂直支撑力的稳定 平时 安全率 Fs 3 地震及暴风时 安全率 Fs 2 关于滑动关于滑动 关于水平荷重 只考虑基础底面的剪切地基的反作用力 不考虑根部的抵抗力 这里 所谓剪切地基的反 作用力 是作用于基础底面和地基间的剪切阻力 由下式求出 Hu CB A Vtan Hu 作用于基础底面和地基间的临界剪切阻力 N CB 基础底面和地基间的附着力 N B 基础底面 和地基间的摩擦角 度 A 有效载荷面积 V 作用于基础底面的垂直荷重 先设想地基是坚硬的沙地 然后决定 CB和 B 决定的时候参考下表 认为条件是 土和混凝土 另外 求出内部的摩擦角 时 地基的坚硬情况参照了日本公路工团的标准 条件条件摩擦角摩擦角 B 摩擦系数摩擦系数 tan B 附着力附着力 CB 土和混凝土 B 2 3 CB 0 土和混凝土间敷设圆砾石的场合tan B 0 6 或 B 两者中取小的值 CB 0 岩石和混凝土tan B 0 6CB 0 土和土或者岩石和岩石 B CB C 注 支撑地基的剪切阻力角 度 C 支撑地基的黏着力 tf 种种 类类状状 态态内部摩擦角内部摩擦角 黏着力黏着力 tf 砾石及砾石混合沙压实400 沙压实 粒度良好 粒度差 35 30 0 0 沙质土压实253 以下 填土 粘性土压实155 以下 砾石 密实或者粒度良好 密实或者粒度差 40 35 0 0 砾石混合沙 密实 不密实 40 35 0 0 沙 密实或者粒度良好 不密实或者粒度差 35 30 0 0 沙质土 密实 不密实 30 25 3 以下 0 粘性土 坚实 手指用力按下有小坑 N 8 15 较软 手机稍用力可以插入 N 4 8 软 手指容易插入 N 2 4 25 20 15 5 3 1 5 自然地基 粘土及淤泥 坚实 手指用力按下有小坑 N 8 15 较软 手机稍用力可以插入 N 4 8 20 15 5 3 软 手指容易插入 N 2 4 101 5 注 N 是重量 63 5kg 的锤从 75cm 的高度自由落下打入 30cm 的打击次数 关于跌倒关于跌倒 对于直接基础跌倒的安全度 可用作用于基础底面的合力的偏心量来研究 下图所示是计算模型 假设横向风作用于电池板中心位置的集中荷重 P 为 P Wc I 9 0 5 930 53 4 kN 根据此模型做力矩计算 结果列于下表中 风向风向要素要素垂直荷重垂直荷重 kN 臂长臂长 m 阻力力矩阻力力矩 kN m 水平荷重水平荷重 kN 臂长臂长 m 倾覆力矩倾覆力