地脚螺栓在基础砼中的定位锚固构造 技术领域 本发明涉及周期移动使用或固定使用的塔桅式机械设备砼基础与上 部机械设备底架的垂直定位连接构造。
背景技术 目前， 建筑、 电力、 石油、 信息、 地矿、 军事各领域的周期移动使用的如 建筑固定式塔机、 风力发电机、 采油机、 信号塔架、 钻探机及大型陆基雷达等塔桅式结构基 础， 大都采用整体现浇砼基础， 其明显弊端在于， 资源利用率极低、 施工周期长， 寒冷地区制 作周期更长， 干旱地区施工困难， 不能重复使用， 同时造成大量资源浪费和环境污染。近年 来已有砼预制构件组合式塔机基础问世， 开辟了塔桅式机械设备基础组合式、 重复使用、 基 础砼预制构件轻量化的方向和道路。 但针对塔桅式机械设备组合基础重复使用和轻量化两 大技术经济目标， 存在着地脚螺栓使用寿命与基础砼构件寿命不匹配， 从而造成传统技术 的地脚螺栓一定性定位锚固于砼内无法更换， 高强度地脚螺栓规定最多重复使用 2 次， 而 基础砼构件的寿命在 50 年内可以重复使用上百次， 传统技术条件下的基础砼构件在重复 使用 2 次后只能报废， 造成极大浪费。要突破一次性筑死于砼内的地脚螺栓的使用寿命与 砼构件的使用寿命不匹配的技术瓶颈， 实现充分利用砼有效工作寿命、 从而节约大量资源 能源并大幅度降低基础使用成本的技术经济目标， 必须解决地脚螺栓与砼可组合同时又可 分解的构造难题， 为周期移动重复使用的机械设备的基础产业化提供重要技术条件。
发明内容 本发明的目的和任务是在不损坏基础砼的前提下， 提供一种能满足上 部机械设备与基础的垂直定位连接技术要求， 在设定的基础平面位置， 地脚螺栓可与基础 砼锚固定位又可与基础分解的构造。由此为地脚螺栓的更换提供条件， 克服了地脚螺栓的 使用次数对砼基础使用寿命的制约关系， 为大幅降低周期移动使用的组合式基础的成本从 而实现产业化创造条件。
技术方案 本发明包括设于预制基础砼中的可与地脚螺栓下端构造组合分解的 地脚螺栓下端构造和地脚螺栓的上端构造的两种形式。
地脚螺栓的垂直定位连接构造 1 号 (101) ：
地脚螺栓的锚固件 1 号 (2) 垂直设于砼基础 (1) 或由砼基础梁 (37) 和砼抗压板 (36) 组合而成的独立砼基础梁板结构 (46) 的砼内， 地脚螺栓的锚固件 1 号 (2) 的水平横剖 面为圆环形的套管 3 号 (23) 的底部设有平面为圆形的底板 1 号 (22)， 底板 1 号 (22) 的平 面外径与套管 3 号 (23) 的内径配合并连接为一体使底板 1 号 (22) 的底面与套管 3 号 (23) 的下端平面相平， 底板 1 号 (22) 上设有排水孔 (14) 与排水管 (15) 连通， 排水管 (15) 的另 一端为砼基础梁 (37) 的侧立面或砼基础 (1) 底面 ； 在套管 3 号 (23) 的外壁上设有垂直剖 面为矩形或圆形的锚固环 1 号 (12)n 个与套管 3 号 (23) 外壁连接， 该 n 为大于等于 1 的整 数； 或在套管 3 号 (23) 的外壁上半部设有锚固环 1 号 (12)， 下半部设有垂直锚筋 (19)， 或 在套管 3 号 (23) 的外圆壁上只设垂直锚筋 (19) 与套管 3 号 (23) 连接 ； 如图 1、 2、 3、 4、 5、 6、 9、 10、 11、 12、 17、 19 所示。
在套管 3 号 (23) 的内空腔上半部对称设有 2 件下端螺母定位件 1 号 (17)， 下端螺 母定位件 1 号 (17) 的垂直投影为弓形， 该弓形的圆弧直径与套管 3 号 (23) 的内径相同， 下 端螺母定位件 1 号 (17) 的外形为上下各部位的水平剖面全等的且弓形的弦面为一垂直面
的弓形曲面体， 且该弓形曲面体的下平面以上设有轴心与弓形弦边垂直的横剖面为矩形或 下大上小的梯形的槽口朝下的地脚螺栓的下端螺母定位凹槽 1 号 (18)， 地脚螺栓的下端螺 母定位凹槽 1 号 (18) 的轴心与弓形弦的中心相交 ； 下端螺母定位件 1 号 (17) 的圆弧形面 与套管 3 号 (23) 的内径面连接且下端螺母定位件 1 号 (17) 的弓形上平面与套管 3 号 (23) 的上口平面相平， 2 件下端螺母定位件 1 号 (17) 的垂直弦面平行且两垂直弦面与套管 3 号 (23) 的下端内径面之间形成的垂直孔 2 号 (16) 的垂直纵轴的距离相等， 2 件下端螺母定位 件 1 号 (17) 的垂直弦面和套管 3 号 (23) 的内径面之间形成一个水平剖面为扁圆形的垂直 孔 3 号 (21) ； 如图 9、 10、 11、 12 所示。
套管 1 号 (3) 垂直设于地脚螺栓的锚固件 1 号 (2) 的上平面以上， 套管 1 号 (3) 的水平剖面为内径宽度大于等于两件下端螺母定位件 1 号 (17) 的弦边之间的距离且其对 角线大于等于套管 3 号 (23) 内径的矩形管套管 1 号 (3) 或内径大于等于套管 3 号 (23) 内 径的圆形套管 2 号 (20)， 套管 1 号 (3) 或套管 2 号 (20) 的内径面形成垂直孔 1 号 (13)， 套 管 1 号 (3) 或套管 2 号 (20) 的下端平面与套管 3 号 (23) 的上口平面连接， 且垂直孔 1 号 (13) 垂直孔 2 号 (16) 的垂直纵向轴心重合 ； 套管 1 号 (3) 或套管 2 号 (20) 的上端平面与 砼基础 (1) 的砼上平面相平， 在套管 1 号 (3) 或套管 2 号 (20) 的上端设有定位垫板 1 号 (24)， 定位垫板 1 号 (24) 由平面为圆形或多边形的垫板 1 号 (10) 和与其下平面连为一体 的外径与套管 1 号 (3) 或套管 2 号 (20) 的内径配合的定位封闭套管 1 号 (11) 共同构成， 垫板 1 号 (10) 的平面中心设有内径与地脚螺栓 (5) 外径配合的地脚螺栓孔 1 号 (25)， 在垫 板 1 号 (10) 的下平面与砼基础 (1) 或砼基础梁 (37) 的上平面之间设有或不设高强度干硬 性水泥砂浆 (9) ； 如图 1、 2、 3、 4、 5、 6 所示。
机械设备底架 (8) 设于垫板 1 号 (10) 的上面， 机械设备底架 (8) 上设有的地脚螺 栓孔 2 号 (26) 供地脚螺栓 (5) 垂直穿过， 机械设备底架 (8) 的上面设有中心孔径与地脚螺 栓 (5) 外径配合的垫圈 (7)， 垫圈 (7) 的上面设有地脚螺栓的上端螺母 (6)， 地脚螺栓的上 端螺母 (6) 的内螺纹与地脚螺栓 (5) 的上端外螺纹配合 ； 如图 5、 6 所示。
地脚螺栓的下端螺母 1 号 (4) 的外形为上下面水平、 上下各不同高度的垂直投影 全等并与垂直孔 3 号 (21) 的平面相似且略小的使地脚螺栓的下端螺母 1 号 (4) 能从垂直 孔 3 号 (21) 中垂直通过的多面体， 或平面宽度略小于两件下端螺母定位件 1 号 (17) 的弦 面之间距离且对角线略小于套管 3 号 (23) 内径的矩形平面， 地脚螺栓的下端螺母 1 号 (4) 的高度小于下端螺母定位件 1 号 (17) 下平面与底板 1 号 (22) 上平面之间的距离， 地脚螺 栓的下端螺母 1 号 (4) 的平面中心设有地脚螺栓孔 3 号 (27)， 地脚螺栓孔 3 号 (27) 的内径 面上设有内螺纹与地脚螺栓 (5) 下端的外螺纹配合 ； 如图 5、 6 所示。
地脚螺栓的垂直定位连接构造 2 号 (102) ：
地脚螺栓的锚固件 2 号 (35) 为水平横剖面为正方形的套管 4 号 (28) 的底部设有 平面为正方形的底板 2 号 (34)， 底板 2 号 (34) 的平面外径与套管 4 号 (28) 的内径配合并 连为一体使底板 2 号 (34) 的底面与套管 4 号 (28) 的下端面相平， 底板 2 号 (34) 上设有排 水孔 (14) 与排水管 (15) 连通， 排水管 (15) 的另一端为砼基础梁 (37) 的侧立面或砼基础 (1) 的底面 ； 在套管 4 号 (28) 的外壁上设有垂直剖面为矩形或圆形的锚固环 2 号 (29)n 个 与套管 4 号 (28) 的外壁连接， 该 n 为大于等于 1 的整数 ； 或在套管 4 号 (28) 的外壁上半部 设锚固环 2 号 (29)， 下半部设有垂直锚筋 (19)， 或在套管 4 号 (28) 的外壁上只设垂直锚筋(19) 与套管 4 号 (28) 连接 ； 如图 1、 2、 3、 4、 7、 8、 13、 14、 15、 16、 18、 20 所示。
在套管 4 号 (28) 的内空腔上半部设有对称的 2 件下端螺母定位件 2 号 (30)， 2件 下端螺母定位件 2 号 (30) 的垂直投影为矩形， 该矩形的长度与套管 4 号 (28) 的内径相同， 2 件下端螺母定位件 2 号 (30) 的外形为全等的长方形多面体， 且该长方形多面体的下平面以 上设有垂直剖面为矩形或下大上小的梯形、 槽口朝下且其凹槽的纵向轴心与套管 4 号 (28) 的内空腔的垂直纵轴心相交的下端螺母定位凹槽 2 号 (33)， 下端螺母定位凹槽 2 号 (33) 的 垂直横向剖面矩形的宽度或梯形的上底宽度略大于地脚螺栓的下端螺母 2 号 (38) 的横向 宽度 ； 2 件套管 4 号 (28) 的各三个垂直侧立面与套管 4 号 (28) 的内径面配合并连接且下端 螺母定位件 2 号 (30) 的上平面与套管 4 号 (28) 的上口平面相平 ； 2 件下端螺母定位件 2 号 (30) 的相邻的两个矩形垂直侧立面平行且与套管 4 号 (28) 的内空腔的垂直纵轴心距离相 等， 2 件下端螺母定位件 2 号 (30) 相邻的垂直侧立面之间形成水平剖面为矩形且该矩形的 对角线与套管 4 号 (28) 的垂直轴心交会的垂直孔 5 号 (32)， 在下端螺母定位件 2 号 (30) 的下平面与底板 2 号 (34) 的上平面之间形成平面由套管 4 号 (28) 四壁合围形成的正方形 的垂直孔 4 号 (31) ； 如图 13、 14、 15、 16 所示。
地脚螺栓的下端螺母 2 号 (38) 的外形为上下面水平的长方形多面体， 地脚螺栓的 下端螺母 2 号 (38) 的上、 下任意位置的垂直投影为全等的矩形， 地脚螺栓的下端螺母 2 号 (38) 的平面矩形略小于垂直孔 5 号 (32) 的水平剖面， 使地脚螺栓的下端螺母 2 号 (38) 从 垂直孔 5 号 (32) 上下穿过， 地脚螺栓的下端螺母 2 号 (38) 的平面宽度略小于下端螺母定 位凹槽 2 号 (33) 的矩形宽度或梯形上底宽度， 且地脚螺栓的下端螺母 2 号 (38) 的上平面 两端与下端螺母定位凹槽 2 号 (33) 的槽底无间隙配合， 地脚螺栓的下端螺母 2 号 (38) 的 高度小于两件下端螺母定位件 2 号 (30) 的下平面与底板 2 号 (34) 上平面之间的距离 ； 以 地脚螺栓的下端螺母 2 号 (38) 平面对角线交会点为圆心在地脚螺栓的下端螺母 2 号 (38) 上设垂直的地脚螺栓孔 3 号 (27)， 地脚螺栓孔 3 号 (27) 的内螺纹与地脚螺栓 (5) 的下端外 螺纹配合 ； 如图 7、 8 所示。
套管 5 号 (39) 垂直设于地脚螺栓的锚固件 2 号 (35) 的上平面以上， 套管 5 号 (39) 的水平剖面为内径宽度和长度均大于或等于垂直孔 5 号 (32) 水平剖面的矩形的内径宽度 和长度的矩形管 ； 套管 5 号 (39) 或为水平剖面内径大于等于套管 4 号 (28) 内径的正方形 管； 套管 5 号 (39) 或为水平剖面内径大于等于垂直孔 5 号 (32) 的水平剖面对角线的圆形 管； 套管 5 号 (39) 的下端平面与套管 4 号 (28) 的上端平面连接， 且套管 5 号 (39) 的内空 腔形成的垂直孔 6 号 (40) 与垂直孔 5 号 (32) 和垂直孔 4 号 (31) 的垂直纵轴心重合 ； 套管 5 号 (39) 的上端平面与砼基础 (1) 或砼基础梁 (37) 的砼上平面相平 ； 在套管 5 号 (39) 的 上端设有定位垫板 2 号 (41)， 定位垫板 2 号 (41) 由平面为圆形或多边形的垫板 1 号 (10) 和与其下平面连为一体的外径与套管 5 号 (39) 内径配合的定位封闭套管 2 号 (42) 共同构 成， 垫板 1 号 (10) 的平面中心有内径与地脚螺栓 (5) 外径配合的地脚螺栓孔 1 号 (25)， 在 垫板 1 号 (10) 的下平面与砼基础 (1) 或砼基础梁 (37) 的砼上平面之间设有或不设高强度 干硬性水泥砂浆 (9) ； 如图 7、 8 所示。
机械设备的机械设备底架梁 (43) 与砼基础 (1) 或砼基础梁 (37) 的垂直定位连接 构造 ： 在机械设备底架梁 (43) 上设与机械设备底架梁 (43) 纵轴垂直的水平横担 (44)， 在 横担 (44) 的两端设有供地脚螺栓 (5) 穿过的垂直孔， 与地脚螺栓 (5) 下端配合的地脚螺栓的垂直定位连接构造 1 号 (101) 或地脚螺栓的垂直定位连接构造 2 号 (102) 使地脚螺栓 (5) 的下端与砼基础 (1) 或砼基础梁 (37) 的连接锚固定位 ； 在机械设备底架梁 (43) 的下 平面与砼基础 (1) 或砼基础梁 (37) 的上平面之间设有垫板 2 号 (45) 和高强度干硬性水泥 砂浆 (9) ； 如图 21 所示。
有益效果 由于实现了地脚螺栓与砼的可组合可分解， 从而实现了 ：
1. 地脚螺栓的安全使用次数及寿命不再制约砼构件的使用寿命， 实现了砼性能充 分利用， 从而大量节约了砼资源， 并大幅降低了基础使用成本。
2. 地脚螺栓实现了随机械与基础的组合需要而与砼构件组合或分解， 地脚螺栓在 不工作时能进入库房进行保养避免室外自然环境对螺栓造成的锈蚀损坏， 从而保证了地脚 螺栓的结构性能， 延长了地脚螺栓的寿命， 相应地降低了地脚螺栓的使用成本。
附图说明 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
附图 1——地脚螺栓在基础砼中的定位锚固构造的总平面图 1
附图 2——地脚螺栓在基础砼中的定位锚固构造的总平面图 1 的 A-A 剖面图
附图 3——地脚螺栓在基础砼中的定位锚固构造的总平面图 2
附图 4——地脚螺栓在基础砼中的定位锚固构造的总平面图 2 的 B-B 剖面图 附图 5——地脚螺栓在基础砼中的定位锚固构造的地脚螺栓的垂直定位连接构造 1 号 (101)D-D 剖面图
附图 6——地脚螺栓在基础砼中的定位锚固构造的地脚螺栓的垂直定位连接构造 1 号 (101)C-C 剖面图
附图 7——地脚螺栓在基础砼中的定位锚固构造的地脚螺栓的垂直定位连接构造 2 号 (102)F-F 剖面图
附图 8——地脚螺栓在基础砼中的定位锚固构造的地脚螺栓的垂直定位连接构造 2 号 (102)E-E 剖面图
附图 9——地脚螺栓的锚固件 1 号 (2) 的平面图 1
附图 10——地脚螺栓的锚固件 1 号 (2) 的 H-H 剖面图
附图 11——地脚螺栓的锚固件 1 号 (2) 的 G-G 剖面图
附图 12——地脚螺栓的锚固件 1 号 (2) 的 L-L 剖面图
附图 13——地脚螺栓的锚固件 2 号 (35) 的平面图 1
附图 14——地脚螺栓的锚固件 2 号 (35) 的 N-N 剖面图
附图 15——地脚螺栓的锚固件 2 号 (35) 的 Q-Q 剖面图
附图 16——地脚螺栓的锚固件 2 号 (35) 的 P-P 剖面图
附图 17——地脚螺栓的锚固件 1 号 (2) 的平面图 2
附图 18——地脚螺栓的锚固件 2 号 (35) 的平面图 2
附图 19——地脚螺栓的锚固件 1 号 (2) 的平面图 2 的 U-U 剖面图
附图 20——地脚螺栓的锚固件 2 号 (35) 的平面图 2 的 S-S 剖面图
附图 21——地脚螺栓的垂直定位连接构造 1 号 (101) 或地脚螺栓的垂直定位连接 构造 2 号 (102) 与机械设备底架梁 (43) 的垂直定位连接构造剖面图
具体实施方式 地脚螺栓在基础砼中的定位锚固构造的构造如图 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14、 15、 16、 17、 18、 19、 20、 21 所示。
在机械设备要求的地脚螺栓 5 的平面位置的砼基础 1 或独立砼基础梁板结构 46 的地脚螺栓 5 的砼中设置地脚螺栓的锚固件 1 号 2 或地脚螺栓的锚固件 2 号 35。
地脚螺栓的垂直定位连接构造 1 号 101 安装地脚螺栓 5 的操作方法及程序 ： 将地 脚螺栓 5 的下端外螺纹与地脚螺栓的下端螺母 1 号 4 的内螺纹旋合使地脚螺栓 5 的下端头 与地脚螺栓的下端螺母 1 号 4 的下平面相平， 将与地脚螺栓的下端螺母 1 号 4 配合的地脚 螺栓 5 下端从套管 1 号 3 或套管 2 号 20 的垂直孔 1 号 13 垂直向下穿过垂直孔 3 号 21 进 入垂直孔 2 号 16 后将地脚螺栓的下端螺母 1 号 4 水平旋转 90°， 然后向上提使地脚螺栓的 下端螺母 1 号 4 的两端上面进入下端螺母定位凹槽 1 号 18， 旋转地脚螺栓 5 使地脚螺栓 5 的下端头与底板 1 号 22 的上平面之间无间隙使地脚螺栓的下端螺母 1 号 4 与下端螺母定 位凹槽 1 号 18 配合而定位。然后安装定位垫板 1 号 24， 使定位封闭套管 1 号 11 外径与套 管 1 号 3 或套管 2 号 20 的内径配合， 以高强度干硬性水泥砂浆 9 的厚度调整垫板 1 号 10 上平面标高， 使垫板 1 号 10 的上平面与机械设备底架 8 的下平面标高一致。安装机械设备 底架 8 使地脚螺栓 5 的上端垂直穿过地脚螺栓孔 2 号 26 ； 安装垫圈 7 后， 以地脚螺栓的上 端螺母 6 的内螺纹与地脚螺栓 5 上端外螺纹配合后紧固地脚螺栓的上端螺母 6， 使机械设备 底架 8 垂直水平定位。
与上述操作的逆操作为地脚螺栓的垂直定位连接构造 1 号 101 的分解拆除程序。
地脚螺栓的垂直定位连接构造 2 号 102 的安装与分解程序与地脚螺栓的垂直定位 连接构造 1 号 101 相同。
以地脚螺栓的垂直定位连接构造 1 号 101 或地脚螺栓的垂直定位连接构造 2 号 102 对机械设备底架梁 43 与基础进行垂直定位连接时， 按机械设备底架梁 43 的对地脚螺 栓 5 垂直连接定位的平面位置设置地脚螺栓的锚固件 1 号 2 或地脚螺栓的锚固件 2 号 35 于机械设备底架梁 43 对称两侧的基础砼中， 安装地脚螺栓 5 和定位垫板 1 号 24 或定位垫 板 2 号 41 后， 以高强度干硬性水泥砂浆 9 的厚度调整垫板 2 号 45 的上平面标高， 安装机械 设备底架梁 43 后， 将地脚螺栓 5 的上端穿过横担 44 两端的螺栓孔后， 以地脚螺栓的上端螺 母 6 与地脚螺栓 5 上端的螺纹配合紧固使机械设备底架梁 43 与砼基础 1 或独立砼基础梁 板结构 46 垂直连接定位。
以与上述操作的逆操作使地脚螺栓 5 与机械设备底架梁 43 和砼基础 1 或独立砼 基础梁板结构 46 分解。