Wie installiere ich eine Photovoltaik-Unterstützung in gefrorenem Boden?
Der ungleichmäßige Frostanstieg und die Anhebung des Photovoltaik-Stützfundaments stehen im Mittelpunkt und in der Schwierigkeit der Entwicklung und des Baus von Photovoltaikprojekten in gefrorenen Bodengebieten. Dieser Artikel kombiniert das Entwurfsschema des Solarmodul-Stützfundaments eines Photovoltaikprojekts im Nordosten unter gefrorenen Bodenbedingungen durch das Ion des Fundamenttyps, die Verringerung der tangentialen Frostkraft des Fundaments und das Design des Fundaments höhenverstellbare höhenverstellbare Unterstützung. Die Forschung löste das Problem der Beschädigung von Photovoltaikmodulen, die durch ungleichmäßige Frostbelastung und Anhebung des Stützfundaments verursacht wurden, und legte eine Reihe grundlegender realisierbarer Entwurfsschemata vor, um eine ungleichmäßige Frostbelastung und Anhebung des Photovoltaik-Stützfundaments in gefrorenen Bodengebieten zu verhindern.
Gefrorene Bodenflächen weisen im Allgemeinen die folgenden klimatischen und geologischen Eigenschaften auf:
1) Die Temperatur im Winter ist niedrig, im Allgemeinen liegt die niedrigste Temperatur unter -20 ° C;
2) Die Bodenqualität ist stark frostiger Boden oder extra starker frostiger Boden wie Ton, schluffiger Ton usw.;
3) Das Grundwasser ist reichlich vorhanden und der Wasserstand ist hoch. Unter den Bedingungen von reichlich Grundwasser und hohem Wasserstand ist es schwierig, unabhängige Betonfundamente, Betonpfahlfundamente und mikroporöse Ortbetonpfahlfundamente zu errichten, für die Beton gegossen werden muss, und die Wintertemperatur in gefrorenen Bodengebieten ist extrem niedrig. Und die Wartungsqualität ist schwer zu garantieren. Das Betonstreifenfundament eignet sich besser für Gebiete mit flachen Standorten und niedrigem Grundwasserspiegel (z. B. Wüsten). In gefrorenen Bodengebieten neigen solche Fundamente zu ungleichmäßiger Anhebung und Neigung. Die Kosten für spiralförmige Stahlrohrpfahlgründungen sind relativ hoch und nicht für stark korrosive Umgebungen und flüssigen Schlickboden geeignet.
Zusammenfassend ist das PHC-Fundament unter der Bedingung von gefrorenem Boden unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit und Bequemlichkeit des Aufbaus und unter Berücksichtigung der erforderlichen Reduzierung der Pfahllänge zur Verhinderung von Frost ein geeigneteres Fundament für die Photovoltaik-Unterstützung [2]. Im Folgenden wird ein Photovoltaikprojekt in Nordostchina als Beispiel zur Analyse der Kraft des PHC-Fundaments unter gefrorenen Bodenbedingungen und zur Verhinderung von ungleichmäßigem Frostanstieg und Auftrieb verwendet.
2 Kraftanalyse des PHC-Fundaments unter gefrorenen Bodenbedingungen
Unter der Einwirkung von Frosthub trägt das PHC-Fundament hauptsächlich dauerhafte Lasten in Pfahllängenrichtung (das Gewicht der oberen Halterung des PHC, das Gewicht der Komponenten und das Gewicht des PHC usw.), den tangentialen Frosthub Kraft des gefrorenen Bodens auf die PHC und des Bodens unter der gefrorenen Bodenschicht auf die PHC Die Verankerungskraft. Unter dem Gesichtspunkt der Spannungsanalyse ist es unwirtschaftlich, sich ausschließlich auf die PHC-Verankerung zu verlassen, um eine ungleichmäßige Frosterhöhung zu vermeiden, wenn die maximale Frosttiefe in Gebieten mit starkem Frostboden oder extrem starkem Frostboden tief ist.
Laut dem geologischen Untersuchungsbericht beträgt die Standardfrosttiefe für ein Photovoltaikprojekt in Nordostchina 2,0 m. Innerhalb des Standard-Frosttiefenbereichs sind die Bodenschichten oberflächenkultivierter Boden, Ton und schluffiger Ton von oben nach unten, die alle starke Frostschübe sind. Boden oder extra starker frostiger Boden; Der Grundwasserspiegel am Projektstandort beträgt -1,0 ~ -0,5 m. Das Projekt umfasste zunächst PHC mit einem Pfahldurchmesser von 300 mm als Grundlage für den Photovoltaik-Träger. Unter winterlichen Bedingungen wird die Stabilität des Pfahlfundaments überprüft, um der Auftriebskraft der Frostwolke gemäß JGJ118-2011 "Code für die Gestaltung von Fundamenten in gefrorenen Bodengebieten" [3] zu widerstehen:
In der Formel τdk ist i der Standardwert der Einheit der tangentialen Frostkraft in der i-ten Bodenschicht kPa; Sie kann durch Einbetten eines Spannungsmessers an der Seite des Pfahlkörpers gemessen werden oder sich auf den in Tabelle C.1.1 in Anhang C des Codes angegebenen Wert beziehen. In der gleichen Kategorie frostiger Böden ist der Wert umso höher, je höher der Wassergehalt ist. Dieser Artikel wird gemäß den Spezifikationen genommen. Aτ, i ist die Oberfläche des mit der i-ten Bodenschicht gefrorenen Stapels, ㎡; Gk ist der Standardwert der auf das Pfahlfundament wirkenden Dauerlast kN, einschließlich des Pfahlgründungsgewichts, des Gewichts der oberen Komponente, des Gewichts der Stütze usw., wenn das Pfahlfundament im Grundwasser das Auftriebsgewicht beträgt genommen;
Für das saisonale gefrorene Bodenfundament in diesem Projekt ist die Rta zwischen der Seite des PHC-Fundaments und dem gefrorenen Boden tatsächlich der Reibungswiderstand. Sie können auf C in JGJ 118-2011 "Code für die Planung von Fundamenten und Fundamenten für Gebäude in gefrorenen Erdgebieten" [3] verweisen .1.1-2 Berechnungen durchführen,
qsa, i ist der charakteristische Wert des Reibungswiderstands zwischen dem Boden und der Seitenfläche des Pfahls in der i-ten Schicht in kPa, der entsprechend dem Kompressionszustand des Pfahlfundaments genommen wird. In Ermangelung von Testdaten kann dies gemäß JGJ 94-2008 "Technische Spezifikation für Pfahlgründungen" [4] erfolgen. Die Vorschriften werden festgelegt; Aq, i ist die Seitenfläche des Pfahls in der i-ten Bodenschicht m2. Dieses Projekt wird nach der obigen Formel berechnet, und die vergrabene Tiefe des PHC-Fundaments der Photovoltaikhalterung unter der Erdoberfläche muss mindestens 7 m betragen, was für ein Photovoltaikprojekt sehr kostspielig ist. In der nicht gefrorenen Jahreszeit, wenn die Kontrolllast (Windlast) erfüllt ist, beträgt die vergrabene Tiefe des PHC-Fundaments unter der Bodenoberfläche nur 2 m.
3 Maßnahmen zur Verhinderung von ungleichmäßigem Frost und Anheben des PHC-Fundaments
3.1 Hauptmaßnahmen zur Verhinderung von ungleichmäßigem Frost und Anheben des PHC-Fundaments
Die Reduzierung der Wirkung der tangentialen Frostkraft auf den Pfahl ist der Schlüssel, um zu verhindern, dass sich das PHC-Fundament aufgrund von Frost aufhebt. Es können Maßnahmen getroffen werden, um einen direkten Kontakt zwischen dem PHC-Fundament und dem extra starken gefrorenen Boden innerhalb des Bemessungsfrosttiefenbereichs zu vermeiden, um die tangentiale Frostkraft des gefrorenen Bodens auf den Pfahl zu verringern. In der Praxis wurde in diesem Projekt festgestellt, dass das Verfüllen von schwachem Frost, der mittelgroßen Sand um den Pfahl in der gefrorenen Bodenschicht als Isolationsschicht schleudert, die tangentiale Frostschwenkkraft des Bodens um den Pfahl auf dem Pfahlkörper verringern kann.
Nach weiteren Berechnungen wurde festgestellt, dass die Pfähle etwa 2,0 m unter der Erdoberfläche dieses Projekts zuerst eingebracht und dann mit schwach frostigem Medium und grobem Sand verfüllt werden. Die erforderliche Pfahllänge ist die kürzeste und die Pfahllänge unter der Bodenoberfläche kann die Entwurfsanforderungen erfüllen. Anspruch. Die spezifische Konstruktionsmethode ist wie folgt: Verwenden Sie zuerst einen Bohrer, um das Loch zu führen, der Bohrer ist 10 bis 20 cm größer als der Pfahldurchmesser, und verwenden Sie dann einen statischen Hammer, um den asphaltbeschichteten PHC nach dem Bohrloch auf die Konstruktionshöhe abzusenken Bleiloch ist fertig. Um ein Zusammenfallen der Löcher zu vermeiden, muss der Bereich um den Pfahl unmittelbar nach dem Absinken des Pfahls bis zu einem dichten Zustand mit mittelgroßem Sand verfüllt werden, und der Verdichtungskoeffizient darf 0,94 nicht unterschreiten. Im Bedarfsfall,
3.2 Andere Maßnahmen zur Lösung des ungleichmäßigen Frostanstiegs und der Anhebung des PHC-Fundaments
Durch das Ergreifen der Frostschutzmaßnahmen zum Verfüllen von mittelgroßem Sand und zum Streichen von Asphalt kann das Problem des ungleichmäßigen Frostanstiegs und der Anhebung des PHC-Fundaments in einem großen Bereich grundsätzlich gelöst werden. In einigen Gebieten mit großen geologischen Veränderungen kann es jedoch bei einigen PHCs immer noch zu einer geringen Menge an ungleichmäßigem Frost und Auftrieb kommen, was zu einer Verformung der Halterung und der Komponenten führt. Für diese Art von Problem können Maßnahmen ergriffen werden, um die Anzahl der PHC-Basen in jeder Gruppe von Klammern zu verringern und höhenverstellbare Klammern zu verwenden.
1) Reduzieren Sie die Anzahl der PHC-Fundamente für jede Gruppe von Stents, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines ungleichmäßigen Frostanstiegs des PHC-Fundaments verringert wird. Bei 20 Modulen pro Saite ist es wirtschaftlicher, 4 PHC als Basis zu verwenden, und die Wahrscheinlichkeit eines ungleichmäßigen Frostanstiegs und Auftriebs ist ebenfalls gering. Es ist auch möglich, 2 Gruppen unabhängiger Stützen und grundlegender Stützketten zu verwenden, dh alle 10 Komponenten werden von 2 PHC-Fundamenten unterstützt, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines ungleichmäßigen Frostanstiegs und einer Anhebung jedes PHC-Fundaments weiter verringert werden kann. Durch diesen Plan wird jedoch ein gewisses Maß an Support-Engineering erhöht, und der Umfang der Erhöhung muss entsprechend der spezifischen Situation überprüft und bestimmt werden.
2) Nehmen Sie eine höhenverstellbare Solarpanel-Halterung an, dh die Halterung ist so konstruiert, dass sie am Pfahlrahmen befestigt wird. Wenn einzelne Pfähle Frost ausgesetzt sind, kann die Höhe der Reifenhalterung angepasst werden, um die Halterungen und Komponenten auszurichten, um Verformungen und Beschädigungen der Halterungen und Komponenten zu vermeiden.
4. Fazit
Durch die Analyse des Fundamentdesigns des Photovoltaik-Trägers im gefrorenen Bodenbereich wurde festgestellt, dass die Methode zum Verfüllen des Bodens um den Pfahl im gefrorenen Tiefenbereich mit mittlerem und grobem Sand die tangentiale Frostkraft des gefrorenen Bodens verringern kann Boden auf dem PHC-Fundament, wodurch der PHC stark reduziert wird. Die Länge des Entwurfs kann technische Kosten sparen. Durch Steuern der Anzahl der PHC-Fundamente jeder Gruppe von Halterungen und Verwenden einer höhenverstellbaren Höhenhalterung kann das Problem des ungleichmäßigen Frostanstiegs und des Anhebens einiger PHC-Fundamente und der Beschädigung der Komponenten weiter gelöst werden.
Die Berechnung der tangentialen Frostkraft von mittelgroßem Sand auf den Pfahlkörper nach dem Verfüllen in diesem Dokument bezieht sich auf den Standardwert der tangentialen Frostkraft in Anhang Tabelle C.1.1 des JGJ 118-2011 "Code for Design of Foundations" für Gebäude in gefrorenen Bodengebieten "[3] Der Wert von schwachem Frosthubboden aufgrund einiger Unterschiede zwischen Photovoltaikmodulen und dem Fundament des Gebäudes, die Größe der tangentialen Frosthubkraft von mittelgroßem Sand auf dem Boden um den Boden herum Der Stapel muss durch Experimente bestimmt werden, um der tatsächlichen Situation des Projekts genauer zu entsprechen. Durch den vorläufigen Test des Projekts wird die tangentiale Frostkraft der mittelgroßen Sandverfüllung auf dem Pfahl mit dem Lochdurchmesser der Verfüllung in Beziehung gesetzt.
Für das Fundament zur Unterstützung von Solarmodulen muss das Schema unter der Voraussetzung, dass die Frostkraft stark reduziert wird, wirtschaftlich und bequem für den Bau sein. Daher kann das Ion von Verfüllmaterialien beim Reduzieren der tangentialen Frosthubkraft des Pfahlkörpers noch weiter analysiert und untersucht werden. Tests zeigen, dass das Material mit 1 ~ 2 cm Asphalt, das um den Pfahl herum aufgetragen wird, auch die tangentiale Frostkraft reduzieren kann. Die spezifische Asphaltdicke sollte gemäß den verschiedenen technischen geologischen Bedingungen und der Umgebungstemperatur bestimmt werden.