專利名稱：塔地基系統(tǒng)的制作方法
專利說明領域本公開內(nèi)容涉及用于支撐諸如告示牌的結構的塔，且更具體地，涉及塔地基系統(tǒng) (tower foundation system)。背景用于支撐大型結構，例如告示牌、風力渦輪、流體容器、通訊設備、動力設備以及其 他傳輸裝置、照明設備、高速公路標牌等等的塔，包括必須被堅固地固定于地面以抵抗塔上 的翻轉力(overturning force)的支撐柱。支撐柱由地基或基腳固定于地面。為了抵抗這 樣的翻轉力，地基必須能夠在盡管有可能作用于柱上的翻轉力的情況下使支撐柱保持在直 立位置。許多常規(guī)的塔地基包括嵌入形成在地面下的空腔內(nèi)的基腳。典型的基腳主要由混 凝土制造。通過把柱保持就位在空腔內(nèi)部并且圍繞柱澆注混凝土來把支撐柱固定于基腳。 隨時間推移，混凝土硬化以使柱固定于基腳。因為需要抵抗翻轉力以及靠近地表的土壤的支撐豎直力和橫向力的能力的潛在 的不一致，所以基腳，以及因此空腔，必須在地表以下延伸極大的距離并且占據(jù)地表以下 極大量的空間。例如，某些常規(guī)的地基可以在地表以下延伸約30-45英尺并且占據(jù)高達約 5,000立方英尺的空間。為了形成大到足以容納常規(guī)的基腳和柱的地表下空腔，必須挖掘或除去極大量的 泥土。挖掘越大，形成挖掘所必需的勞動力、材料和設備就越多。例如，在混凝土硬化時，需 要起重機把支撐柱保持就位。當形成基腳所必需的混凝土的量增加時，用于混凝土硬化和 把支撐柱保持就位所耗費的時間也增加。支撐柱必須由起重機保持就位的時間越長，用于 使用和安排起重機的成本就越高。除增加用于起重機的成本之外，較大的挖掘坑導致與用 于從挖掘腔或坑除去泥土的探測和挖掘設備(auguring and diggingequipment)以及用于 從比地下水位深的坑除去水的水泵送設備(waterpumping equipment)相關聯(lián)的成本增加。 此外，大地基導致與額外的混凝土和混凝土運輸車輛相關聯(lián)的增加的成本。相對大的塔經(jīng)常以兩個階段安裝。首先，把固定支撐柱的第一部分的基腳安裝 在地面中。第二，把支撐柱的余下的第二部分接合于或拼接于第一部分，以形成完全的支 撐柱。常規(guī)地，把兩個支撐柱部分拼接在一起的步驟包括把第一部分的有角撐板的凸緣 (gusseted flange)以螺栓固定于第二部分的有角撐板的凸緣，或把第一部分焊接于第二 部分。每個途徑都需要在制造和/或安裝地點的手動的繁重且成本高昂的緊固或焊接。此 外，支撐柱的兩個部分經(jīng)常是不圓的(out-of-roimd)，這使拼接困難。在安裝之后，塔地基的結構元件可能損壞或者塔地基可能在特定的地點不再被需 要。許多常規(guī)的塔地基不允許對損壞的部件或整個塔地基的容易的除去。此外，大多數(shù)常 規(guī)的塔地基在從安裝地點除去之后不可再使用。此外，假如塔被不正確地安裝，例如在豎直 方向未對準，許多常規(guī)的塔地基也不允許安裝后的調整。概述本申請的主題內(nèi)容已經(jīng)響應于本領域目前的狀況，并且特別是響應于本領域中還
6沒有被目前可利用的塔地基和支撐柱拼接技術充分解決的問題和需要而得到了發(fā)展。因 此，已經(jīng)發(fā)展了本申請的主題內(nèi)容，以提供克服現(xiàn)有技術的至少某些缺點的塔地基和拼接 系統(tǒng)。根據(jù)某些實施方案，提供了具有深地表下附接錨固物(de印 sub-surfaceattachment anchor)的塔地基，但其不需要挖掘坑或需要形成于地面下的淺 挖掘坑。此外，在一些實施方案中，塔地基不包括作為對于橫向的、豎直的負荷以及翻轉力 的基本支撐的混凝土。因此，在一些實施方案中，本文所描述的塔地基克服了與上文描述的 深挖掘坑、靠近地表的不穩(wěn)定地面以及安裝延遲相關聯(lián)的許多缺陷。此外，在一些實施方案中，提供了允許在兩個或更多個支撐柱節(jié)段之間的牢固的 且精確的接合而不需要在安裝地點緊固緊固件或焊接，并且適應待拼接的節(jié)段的橫截面形 狀的不一致的拼接系統(tǒng)。此外，根據(jù)某些實施方案，塔地基或地基的部件可以在安裝之后被容易地除去并 且在同一個或其他的安裝地點再使用。此外，在某些實施方案中，塔地基允許安裝后的調
iF. ο例如，根據(jù)一個代表性的實施方案，用于把塔接合于地面的淺挖掘塔地基包括支 撐柱，支撐柱具有上端、下端以及在上端和下端中間的外表面。支撐柱在上端和下端之間在 第一方向上延伸。淺挖掘塔還包括多個臂，多個臂每個具有第一端和第二端。每個臂在第 一端接合于支撐柱的外表面，并且徑向向外遠離外表面延伸。此外，淺挖掘塔具有多個長錨 固物，多個長錨固物每個具有上端部分和下端部分，每個錨固物的上端部分被接合于多個 臂中的相應的一個的第二端，并且下端部分在基本上遠離支撐柱的下端的位置可嵌入地面 內(nèi)。在某些情況下，支撐柱可以是基本上中空的并且界定內(nèi)表面，并且塔地基可以另外地包 括被設置于內(nèi)部并且接合于支撐柱的內(nèi)表面的加強板(stiffener plate)。在某些實施方案中，臂的高度大于臂的寬度。為明確起見，臂的高度基本上平行于 第一方向延伸，并且臂的寬度基本上垂直于第一方向延伸。根據(jù)某些實施方案，多個臂中的每個的第二端包括錨固物附接系統(tǒng)(anchor attachment system)，錨固物附接系統(tǒng)包括基本上在第一方向延伸的中空管狀元件。多個 錨固物中的每個的上端部分可以可接合于中空管狀元件。在某些實施方案中，塔地基包括 隔開的上板和下板，上板和下板接合于支撐柱的外表面和中空管狀元件。上板和下板可以
基本上垂直于第一方向。在某些情況下，錨固物附接系統(tǒng)中的每個還包括第一端帽和第二端帽。第一端帽 可以與相應的中空管狀元件的第一端密封性地可嚙合，并且第二端帽可以與所述相應的中 空管狀元件的第二端密封性地可嚙合。第一端帽可以具有延伸通過中空管狀構件以把第一 端帽接合于第二端帽的連接部分。多個錨固物中的每個的上端部分可以接合于相應的錨固 物附接系統(tǒng)的第一端帽和第二端帽中的相應的一個。在某些情況下，中空管狀構件中的每 個界定內(nèi)徑，并且第一端帽中的每個的連接部分界定外徑。中空管狀構件的內(nèi)徑可以基本 上大于第一端帽的連接部分的外徑，使得每個連接部分可以相對于管狀構件以相應于在相 應的錨固物和管狀構件之間界定的角度的各種角度中的任一個成角度。根據(jù)某些實施方案，塔地基的支撐柱包括第一支撐柱。第一支撐柱具有界定中空 內(nèi)部的內(nèi)表面、具有多個隔開的第一嚙合元件的第一板以及界定孔并且具有多個隔開的第二嚙合元件的第二板。第一板可以在第一支撐柱的上端下方隔開的位置在中空內(nèi)部內(nèi)固定 于第一支撐柱的內(nèi)表面，并且第二板可以被固定為接近支撐柱的上端。多個隔開的第一嚙 合元件和多個隔開的第二嚙合元件可以被配置以接收第二支撐柱的多個隔開的第三嚙合 元件和多個隔開的第四嚙合元件，以把第一支撐柱和第二支撐柱拼接在一起而不把第一支 撐柱和第二支撐柱焊接或緊固在一起。根據(jù)另一個實施方案，將用于地上塔的支撐柱的節(jié)段拼接在一起的拼接系統(tǒng)可以 包括具有第一側壁的第一柱節(jié)段，第一側壁具有界定中空內(nèi)部的內(nèi)表面。第一柱節(jié)段還包 括具有多個隔開的第一嚙合元件的第一板以及界定孔并且具有多個隔開的第二嚙合元件 的第二板。第一板被固定于內(nèi)表面并且被設置在中空內(nèi)部內(nèi)，并且第二板在第一板上方的 位置固定于第一側壁。拼接系統(tǒng)還包括第二柱節(jié)段，第二柱節(jié)段包括具有下端和外表面的第二側壁。第 二柱節(jié)段還包括具有多個隔開的第三嚙合元件的第三板和具有多個隔開的第四嚙合元件 的第四板。第三板接近第二柱節(jié)段的下端固定于第二側壁，并且第四板在第三板上方的位 置固定于側壁的外表面。第一板和第三板可以是基本上圓盤形的，并且第二板和第四板可 以是基本上環(huán)形形狀的。第二柱節(jié)段可插入第一柱節(jié)段的中空內(nèi)部中并且通過第二板的孔，使得(i)第一 板支撐第三板并且第二板支撐第四板，并且(ii)多個第三嚙合元件每個嚙合多個第一嚙 合元件中的相應的一個，并且多個第四嚙合元件每個嚙合多個第二嚙合元件中的相應的一 個，以把第二柱節(jié)段拼接于第一柱節(jié)段。在某些實施方案中，第二柱節(jié)段與第一柱節(jié)段可拼接而不把第一柱節(jié)段和第二柱 節(jié)段焊接或緊固在一起。在另外的某些實施方案中，第一柱節(jié)段的側壁包括上端，第二板被 固定于該上端。當?shù)诙?jié)段的半徑和第一柱節(jié)段的半徑之間的差小于預設定的閥值時， 第二板的大部分可以向外遠離第一柱節(jié)段的外表面延伸?？蛇x擇地，當?shù)诙?jié)段的半徑 和第一柱節(jié)段的半徑之間的差大于預設定的閥值時，第二板的大部分可以向內(nèi)遠離第一柱 節(jié)段的外表面延伸。根據(jù)某些實施方案，第一柱節(jié)段的多個隔開的第一嚙合元件和第二嚙合元件每個 包括多個隔開的孔。第二柱節(jié)段的多個隔開的第三嚙合元件和第四嚙合元件可以每個包括 多個隔開的釘或銷。第二柱節(jié)段的多個隔開的釘可以可插入第一柱節(jié)段的多個隔開的孔中 的相應的孔中，以使多個隔開的釘與多個隔開的孔嚙合。當然，在其他實施方案中，多個隔 開的第一嚙合元件和第二嚙合元件可以是釘，并且多個隔開的第三嚙合元件和第四嚙合元 件可以是孔。此外，在某些實施方案中，第一嚙合元件可以是釘，第二嚙合元件可以是孔，第 三嚙合元件可以是孔，并且第四嚙合元件可以是釘。在某些情況下，第二板的孔具有第一直徑，并且第二側壁的外表面具有第二直徑， 第一直徑約等于第二直徑。此外，在某些實施方案中，第一板和第二板之間的距離可以基本 上等于第三板和第四板之間的距離。在一個示例性的實施方案中，第一板由多個架子接合于第一柱節(jié)段的內(nèi)表面，所 述多個架子每個固定于第一柱節(jié)段的內(nèi)表面。第一板可以以相對于第一柱的內(nèi)表面的各種 位置中的任一個可安裝于架子。根據(jù)某些實施方案，拼接系統(tǒng)還包括多個臂，多個臂每個具有第一端和第二端。每
8個臂可以在第一端接合于第一柱節(jié)段的外表面，并且徑向向外遠離外表面延伸。拼接系統(tǒng) 還可以包括多個長錨固物，多個長錨固物每個具有上端部分和下端部分。每個錨固物的上 端部分可以被接合于多個臂中的相應的一個的第二端，并且下端部分可以在基本上遠離第 一柱節(jié)段的位置可嵌入地面內(nèi)。根據(jù)另一個實施方案，用于支撐地面上方的結構的塔包括地基和第二支撐柱節(jié) 段。地基包括第一支撐柱節(jié)段，第一支撐柱節(jié)段具有第一側壁，第一側壁具有界定中 空內(nèi)部的內(nèi)表面以及外表面。第一支撐柱節(jié)段還包括具有多個隔開的第一嚙合元件的第一 板和界定孔并且具有多個隔開的第二嚙合元件的第二板。第一板被固定于內(nèi)表面并且被設 置在中空內(nèi)部內(nèi)，并且第二板在第一板上方的位置固定于第一側壁。地基還包括多個臂，多 個臂每個具有第一端和第二端。每個臂在第一端接合于第一支撐柱節(jié)段的外表面，并且徑 向向外遠離外表面延伸。此外，地基包括多個長錨固物，多個長錨固物每個具有上端部分和 下端部分。每個錨固物的上端部分被接合于多個臂中的相應的一個的第二端，并且下端部 分在基本上遠離第一支撐柱節(jié)段的下端的位置可嵌入地面內(nèi)。第二支撐柱節(jié)段包括具有下端和外表面的第二側壁。第二柱節(jié)段還包括具有多個 隔開的第三嚙合元件的第三板和具有多個隔開的第四嚙合元件的第四板。第三板接近下端 固定于第二側壁，并且第四板在第三板上方的位置固定于側壁的外表面。第二支撐柱節(jié)段 也可插入第一支撐柱節(jié)段的中空內(nèi)部中，并且通過第二板的孔，使得(i)第一板支撐第三 板并且第二板支撐第四板，并且(ii)多個第三嚙合元件每個嚙合多個第一嚙合元件中的 相應的一個，并且多個第四嚙合元件每個嚙合多個第二嚙合元件中的相應的一個，以把第 二支撐柱節(jié)段拼接于第一支撐柱節(jié)段。根據(jù)又一個實施方案，安裝用于支撐地面上方的結構的塔的方法包括把多個具 有上端部分和下端部分的長錨固物嵌入地面中，使得上端部分在地面上方可接近，并且下 端部分被嵌入地面下方第一距離。方法還包括設置無混凝土地基部分，無混凝土地基部分 包括(i)支撐柱，該支撐柱具有在上端和下端中間的外表面，以及(ii)多個臂，多個臂每個 具有第一端和第二端。每個臂在第一端接合于支撐柱的外表面，并且徑向向外遠離外表面 延伸。在某些情況下，第一距離低于支撐柱的下端。方法還包括把多個長錨固物中的每個 的上端部分固定于多個臂中的相應的一個的第二端。在某些實施方案中，多個臂的第二端每個包括具有第一上端和第二下端的基本上 豎直管狀構件。把多個長錨固物中的每個的上端部分固定于多個臂中的相應的一個的第二 端的行為可以包括把多個長錨固物的每個上端部分附接于多個下帽構件中的一個。固定的 行為還可以包括把多個上帽構件中的一個附接于多個下帽構件中的相應的一個和相應的 被附接的長錨固物的上端部分，使得上帽構件和下帽構件中的至少一個的至少一部分延伸 通過相應的管狀構件。固定的行為還可以包括把每個上帽構件固定為頂住相應的管狀構 件的上端，并且把每個下帽構件固定為頂住相應的管狀構件的下端。根據(jù)另外的某些實施方案，支撐柱可以包括第一支撐柱節(jié)段，第一支撐柱節(jié)段具 有中空內(nèi)部、具有多個隔開的第一嚙合元件的第一板以及界定孔并且具有多個隔開的第二 嚙合元件的第二板。第一板被固定于中空內(nèi)部內(nèi)，并且第二板在第一板上方的位置固定于 第一支撐柱。方法還可以包括設置第二支撐柱節(jié)段，第二支撐柱節(jié)段具有外表面并且包括
9具有多個隔開的第三嚙合元件的第三板和具有多個隔開的第四嚙合元件的第四板。第四板 在第三板上方的位置固定于側壁的外表面。方法還包括把第二支撐柱節(jié)段下降進入第一 支撐柱節(jié)段的中空內(nèi)部中，直到(i)第一板支撐第三板并且第二板支撐第四板，并且(ii) 多個第三嚙合元件每個嚙合多個第一嚙合元件中的相應的一個，并且多個第四嚙合元件每 個嚙合多個第二嚙合元件中的相應的一個，以把第二支撐柱節(jié)段拼接于第一支撐柱節(jié)段。在本說明書中對特征、優(yōu)點或相似的語言的指代不意味著所有的可以以本公開的 主題內(nèi)容實現(xiàn)的特征和優(yōu)點應該是或是在任何單一的實施方案中。而是，指代這些特征和 優(yōu)點的語言被理解為意思是與一實施方案相聯(lián)系地描述的具體的特征、優(yōu)點或特性被包括 在本公開的至少一個實施方案中。因此，在本說明書中對這些特征和優(yōu)點的討論以及相似 的語言可以但是不一定是指同一個實施方案。此外，本公開的主題內(nèi)容所描述的特征、優(yōu)點和特性可以在一個或多個實施方案 中以任何合適的方式結合。相關領域的技術人員將意識到，主題內(nèi)容可以在沒有特定的實 施方案的具體的特征或優(yōu)點中的一個或多個的情況下得到實施。在其他情況下，在一些實 施方案中，可以意識到可能不存在于所有實施方案中的另外的特征和優(yōu)點。這些特征和優(yōu) 點將從以下的描述和所附的權利要求變得更充分地明顯，或者可以通過下文提出的對主題 內(nèi)容的實施得到學習。附圖簡述為了主題內(nèi)容的優(yōu)點可以被更容易地理解，將通過參照在附圖中圖示的具體的實 施方案做出對上文簡要描述的主題內(nèi)容的更具體的描述。在理解了這些附圖僅僅描繪主題 內(nèi)容的典型的實施方案以及不因此被認為是對其范圍的限制的情況下，主題內(nèi)容將通過使 用附圖以額外的詳述和細節(jié)得到描述和解釋，在附圖中

圖1是根據(jù)一個代表性的實施方案的塔地基基座的俯視平面圖；圖2是圖1的塔地基基座的沿圖1的線2-2取得的橫截面?zhèn)纫晥D，但是被示出為 具有接合于基座的帽和錨固物；圖3是圖2所示的塔地基的分解側視圖；圖4是根據(jù)另一個代表性的實施方案的塔地基的俯視平面圖；圖5是圖4的塔地基的沿圖4的線5-5取得的橫截面?zhèn)纫晥D；圖6是根據(jù)一個代表性的實施方案的拼接系統(tǒng)的橫截面?zhèn)纫晥D；圖7是圖6的拼接系統(tǒng)的沿圖6的線7-7取得的橫截面俯視圖；圖8是圖6的拼接系統(tǒng)的沿圖6的線8-8取得的橫截面俯視圖；圖9是圖6的拼接系統(tǒng)的下拼接部分的橫截面?zhèn)纫晥D；圖10是圖9的下拼接部分的俯視平面圖；圖11是圖9的下拼接部分的沿圖9的線11-11取得的橫截面俯視平面圖；圖12是圖6的拼接系統(tǒng)的上拼接部分的橫截面?zhèn)纫晥D；圖13是圖12的上拼接部分的沿圖12的線13_13取得的橫截面俯視平面圖；圖14是圖12的上拼接部分的沿圖12的線14_14取得的橫截面俯視平面圖；圖15是根據(jù)另一個代表性的實施方案的拼接系統(tǒng)的橫截面?zhèn)纫晥D；圖16是圖15的拼接系統(tǒng)的沿圖15的線16_16取得的橫截面俯視平面圖；以及圖17是根據(jù)又一個代表性的實施方案的拼接系統(tǒng)的橫截面?zhèn)纫晥D。
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詳述在本說明書中，對“一個實施方案”、“一實施方案”或相似的語言的指代意思是與 該實施方案相聯(lián)系地描述的具體的特征、結構或特性被包括在本發(fā)明的至少一個實施方案 中。因此，在本說明書中，短語“在一個實施方案中”、“在一實施方案中”和相似的語言的出 現(xiàn)可以但不一定都是指同一個實施方案。此外，在本說明書中，其中一個元件被“接合”于另一個元件的情況可以包括直接 接合和間接接合。直接接合可以被定義為一個元件與另一個元件接合并且有某些接觸。間 接接合可以被定義為兩個元件之間不互相直接接觸而是在被接合的元件之間具有一個或 多個另外的元件的接合。此外，如本文所使用的，把一個元件固定于另一個元件可以包括直 接固定和間接固定。此外，如本文所使用的，“毗鄰”不一定表示接觸。例如，一個元件可以 毗鄰另一個元件而不與所述元件接觸。此外，本文所描述的主題內(nèi)容的細節(jié)，包括特征、結構或特性，可以在一個或多個 實施方案中以任何合適的方式結合。然而，相關領域的技術人員將意識到，主題內(nèi)容可以 在沒有這些特定的細節(jié)中的一個或多個的情況下，或用其他的方法、部件、材料等等得到實 施。在其他情況下，未示出或詳細描述熟知的結構、材料或操作，以避免模糊所公開的主題 內(nèi)容的方面。參照圖1，示出了根據(jù)一個代表性的實施方案的塔地基10。塔地基10包括多個臂 20，臂20被固定于中心支撐柱30，并且遠離中心支撐柱30徑向地延伸。中心支撐柱30包括從第一下端38延伸至第二上端39的大體上管形的構件(見 圖2)。中心支撐柱30的所述管形的構件界定外表面32和內(nèi)表面34。優(yōu)選地，中心支撐柱 30由基本上剛性的且耐久的材料例如鋼制造。中心支撐柱30可以具有各種長度和橫截面形狀中的任意的。例如，在某些實施方 案中，中心支撐柱30可以延伸塔的從地基10至被支撐的結構的整個長度。更具體地，中心 支撐柱30可以是在下端部分固定于地基10并且在相對的上端部分固定于被支撐的結構的 連續(xù)的整體長度(one-piece length)的管?？蛇x擇地，如圖2所示，中心支撐柱30可以包 括塔的總體支撐柱的一節(jié)段。例如，中心支撐柱30可以是總體支撐柱的基座節(jié)段，所述總 體支撐柱具有一個或多個被附接于或拼接于基座節(jié)段的節(jié)段以完成總體支撐柱。在某些情 況下，為了便于運輸，中心支撐柱30可以是總體支撐柱的基座節(jié)段，并且被與總體支撐柱 的余下的節(jié)段分離地運輸。同樣地，在某些情況下，為了便于安裝，如將在下文更詳細地描 述的，中心支撐柱30可以是基座節(jié)段，并且地基10可以首先被固定于地面，然后總體支撐 柱的余下的節(jié)段被附接于基座節(jié)段。臂20中的每個縱向地從第一內(nèi)端24延伸至第二外端26。臂20可以具有各種長 度中的任一個。在某些情況下，臂20的長度至少部分地取決于被支撐的結構的地面上的高 度、重量和大小。在某些示例性的實施方案中，臂20的長度在約1英尺至約10英尺之間。 第一內(nèi)端和第二外端24、26每個基本上平行于臂20的高度延伸。第一內(nèi)端24被固定于支 撐柱30的外表面32，并且外端26被接合于錨固物附接系統(tǒng)60的殼體62。如圖2所示，在 某些實施方案中，臂20在第一下端38和第二上端39中間的位置固定于中心支撐柱30。換 句話說，支撐柱30可以延伸至高于和低于支撐臂。然而，在其他實施方案中，臂20可以在 支撐柱上的各種位置中的任一個固定于中心支撐柱30。例如，臂20可以固定于中心支撐
11柱30，使得臂20的上邊緣接近支撐柱的第二上端39，例如基本上與支撐柱的第二上端39 齊平，或使得臂20的下邊緣接近支撐柱的第一下端38，例如基本上與支撐柱的第一下端38 齊平。在某些實施方案中，每個臂20可以是具有一定長度和高度的相對薄的板，長度和 高度每個基本上大于其寬度。臂20由基本上剛性的且耐久的材料例如鋼制造。此外，臂20 可以以本領域已知的各種接合方法中的任一個固定于中心支撐柱30并接合于殼體62，例 如焊接、支托(bracketing)、螺栓連接和/或緊固。雖然塔地基10包括八個圍繞支撐柱30 的周界等距離地隔開的臂20，但是在其他實施方案中，塔地基可以包括多于或少于八個臂， 并且可以圍繞支撐柱互相之間具有等距離或互相之間具有變化的距離。在圖1所示出的實施方案中，殼體62是分別在底端和頂端64、66之間的在基本上 豎直的方向，即基本上平行于中心柱30的中心軸36(見圖2)延伸的基本上管狀構件。然 而，在其他的實施方案中，殼體62可以相對于柱30的中心軸36成角度。殼體62在殼體內(nèi) 部界定具有至少最小的橫截面尺寸的管道或空間63。例如，殼體62的管狀構件可以是基本 上筒形的，有具有至少最小直徑的管道。可選擇地，殼體62的管狀構件可以根據(jù)各種形狀 成形，例如橫截面為基本上矩形或正方形，有具有至少最小寬度、長度和/或對角線尺寸的 管道。塔地基10還可以包括把臂20和殼體62接合在一起的地基加強器40。加強器40 包括兩個在豎直方向隔開的加強板40a、40b，加強板40a、40b被固定于臂20的頂邊緣和底 邊緣、殼體62的外表面和支撐柱30的外表面32。因此，在某些實施方案中，加強板40a、40b 之間的距離約等于臂的高度。雖然加強板40a、40b被示出為固定于臂20的頂邊緣和底邊 緣，但是在一些實施方案中，加強板40a、40b可以被固定于臂的側面，并且板之間的距離可 以小于臂的高度。與臂20相似，板40a、40b可以是由基本上剛性的且耐久的材料例如鋼制 成的相對薄的板。參照圖2，錨固物附接系統(tǒng)60還分別包括底帽68和頂帽70。通常，底帽68和頂 帽70可固定于相應的殼體62的底端和頂端64、66，以有效地包圍或密封管道63。底帽68 包括密封部分72和錨固物附接部分74。密封部分72包括具有大于管道63的橫截面積的 表面積的板。錨固物附接部分74包括管狀構件和多個孔76 (見圖3)，管狀構件具有大于錨 固物50的外徑(在錨固物的上附接端部分56)的內(nèi)徑?？?6與錨固物50中形成的孔54 可對準。與底帽68相似，頂帽70包括密封部分78，密封部分78有具有大于管道63的橫截 面積的表面積的板。頂帽70還包括由管狀構件制成的錨固物附接部分80，錨固物附接部 分80具有小于錨固物50的內(nèi)徑(在錨固物的上附接端部分56)的外徑和多個孔82(見圖 3)。與錨固物附接部分74的管狀構件不同，錨固物附接部分80的管狀構件從殼體62的上 端66可延伸通過管道63并且通過殼體的下端64。更概括性地來說，錨固物附接部分80比 錨固物附接部分74長。多個孔82位于接近錨固物附接部分80的下端的位置，并且與錨固 物附接部分74的孔76和錨固物50的孔54可對準。在所示出的實施方案中，底帽和頂帽68、70每個包括多個凸緣90，凸緣90分別被 固定于并且在密封部分72和錨固物附接部分74之間以及密封部分78和錨固物附接部分 80之間延伸。
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錨固物50包括棒狀的長元件，棒狀的長元件從在地面52上方可接近的附接端部 分56延伸至可嵌入地面中的嵌入端部分58。錨固物50可以是本領域已知的具有各種工 作拉伸(working tensile)禾口額定壓縮負荷(compressive load rating)中的任一個的各 種錨固物、柱或樁中的任一種。例如，錨固物50可以是。例如，取決于土壤特性，錨固物50 可以具有工作拉伸以及在約50，000磅至約100，000磅之間的額定壓縮負荷，以及約15，000 磅的額定橫向負荷(lateral load rating)。例如，在某些實施方案中，錨固物50可以包 括具有螺旋螺絲(helical screw)(如所示)、螺旋狀翅片、旋轉翅片(spin fin)和/或其 他嵌入元件的嵌入端部分58。嵌入端部分58的類型可以至少部分基于安裝地點的地質狀 況。例如，螺旋螺絲可以提供對特定類型的土壤和地質構造的比螺旋狀翅片好的嵌入，而螺 旋狀翅片提供對不同類型的土壤和地質構造的比螺旋螺絲好的嵌入。參照圖2，可以預設定錨固物50的長度，使得嵌入端部分58被嵌入地質構造內(nèi)部 在地面下方的預設定的距離D，如所示，其可以相應于支撐柱30的下端38。因此，至少部分 地基于安裝地點的地質狀況，可以選擇錨固物50的長度和嵌入端部分58的類型，使得嵌入 端部分58以合適的深度D嵌入合適的構造，以實現(xiàn)對作用在塔上的翻轉力的期望的抵抗 性。在一些實施方案中，塔地基10能夠抵抗高達約20，000，OOOft-Ib的翻轉力。在更具體 的實施方案中，塔地基10抵抗高達在約5，000, OOOft-Ib至7，000, OOOft-Ib之間的翻轉 力。通常，如果期望對翻轉力的更多的抵抗，那么錨固物50的嵌入端部分58可以以更 大的深度D嵌入。可選擇地，或此外，可以選擇在期望的深度D對構造的類型提供最強的嵌 入的嵌入端部分58類型，以實現(xiàn)對翻轉力的更大的抵抗。在某些情況下，錨固物50的嵌入 端部分58可以基本上低于支撐柱30，例如，在地面和支撐柱下方的深度D可以在約20英尺 至約30英尺之間。如果必要的話，期望的深度D可以是各種低于20英尺或高于30英尺的 其他長度中的任一個。此外，在某些情況下，支撐柱30的外徑可以在約1英尺至約10英尺 之間。因此，在某些代表性的實施方案中，深度D和支撐柱30的外徑的比率在約2至約30 之間。參照圖3，示出了安裝塔地基10，例如把其固定于地面52，的一個代表性的方法。 塔地基10可以被安裝為高于地面水平面或至少部分低于地面水平面。在高于地面的安裝 中(見圖2和3)，臂20和中心支撐柱30位于地面52的表面上方。當以這種方式安裝塔 地基10時，不需要在安裝地基之前在地面中挖出挖掘坑。然而，在其中臂20和中心支撐柱 30完全地或部分地低于地面水平面的低于地面的安裝中，應該在安裝塔地基10之前在地 面中形成淺挖掘坑(見例如圖5)。在大部分低于地面的安裝的實施方案中，挖掘坑的深度不顯著地大于中心支撐柱 30的下端38和頂帽70的頂部之間的距離。例如，如果期望隱蔽塔地基10，那么挖掘坑的 深度可以剛好大于中心支撐柱30的下端38和頂帽70的頂部之間的距離，使得可以把地面 成分，例如塵土，土壤、巖石等等，或固化劑，例如混凝土、水泥漿等等，放置在地基的頂部或 覆蓋地基，以隱藏地基。然而，在某些實施方案中，挖掘坑的深度可以具有使用者所期望的 各種深度中的任一個。如本文所使用的，淺挖掘坑可以包括具有在錨固物的深度D的約5% 至25%之間的深度的挖掘坑。在某些實施方案中，淺挖掘坑可以在約3英尺至約6英尺之 間。因為挖掘坑淺，所以除去較少的碎片，不需要支撐，并且由于淺坑的深度不足以到達大多數(shù)的地下水位水平，所以有效地消除了水的除去。因此，對于塔地基10的安裝，不需要如 大多數(shù)常規(guī)的塔地基所需要的用水泵卡車除去水的安裝步驟。把適合于安裝地點的錨固物50嵌入地面內(nèi)，使得錨固物的附接端部分56高于地 面52 (或者，如果挖掘坑是期望的，那么至少高于挖掘坑的底部表面)，并且把嵌入端部分 58接近期望的深度D地固定于期望的地質構造。在某些實施方案中，用扭矩電動機(torque motor)或相似的裝置將錨固物50扭轉，例如旋轉或螺固，進入地面52中，直到嵌入端部分 58到達期望的深度D。在其他實施方案中，在地面中挖掘出狹窄的、直立的圓柱形孔，并且 把錨固物50插入孔中。然后，可以圍繞錨固物50把可固化的抗收縮材料，例如混凝土、砂 漿或水泥漿倒入孔中，以至少部分地把錨固物固定于地面。可以使用塔地基10的基座12作為幫助錨固物50相對于臂20的外端26的合適 的放置的模板?；?2可以被設置在塔將被安裝的地點中。然后通過相應的錨固物附接 系統(tǒng)60的殼體62連續(xù)地插入每個錨固物50，直到適當?shù)厍度氲孛?2中。以這種方式，殼 體62作為錨固物50的合適的放置和定向的引導物。一旦把錨固物50適當?shù)厍度氲孛?2 中，可以除去基座12。然后通過在錨固物附接部分上降低下帽，把錨固物50的附接端部分56插入相應 的下帽68的錨固物附接部分74中。然后在下帽68上降低基座，使得每個下帽與相應的殼 體62對準。然后把頂帽70插入相應的殼體62中并且通過相應的殼體62，并且插入相應的 錨固物50的附接部分56內(nèi)部。可以旋轉底帽和頂帽68、70，直到孔76、82互相對準，并且 與相應的錨固物50的孔54對準。一旦對準，可以把緊固件(未示出)延伸通過錨固物附 接部分74的孔76、錨固物50的孔54和錨固物附接部分80的孔82，并且緊固以把底帽和 頂帽68、70固定于錨固物50以及把錨固物和帽固定于基座12。頂帽70的錨固物附接部分80的長度和孔76、82的放置使得當?shù)酌焙晚斆?8、70 被固定于彼此時，底帽和頂帽的密封部分72、78接觸相應的殼體62的底端和頂端64、66， 以有效地密封殼體的底端和頂端。在某些實施方案中，在即將把頂帽70固定于底帽68之 前，可以把可固化的抗收縮材料例如水泥漿倒入殼體和錨固物附接部分80之間的空間63 中。在某些實施方案中，密封部分72、78中的至少一個可以包括可覆蓋的孔，可以在把底帽 和頂帽68、70固定于錨固物50和殼體62之后通過可覆蓋的孔把可固化的材料注入空間63 中。通過密封部分72、78實現(xiàn)的有效密封起作用，以在殼體62的空間63內(nèi)部容納可固化 的材料。當材料硬化時，其起作用以改進殼體62、帽68、70和錨固物50之間的連接。此外， 可固化的材料可以起作用以在錨固物50被適當?shù)厍度氲孛?2內(nèi)之后抵抗錨固物50的旋 轉。如本文所使用的，由帽得到的密封不限于全密封(hermeticalseal)，而是可以包括部分 密封，例如足夠防止較大的材料進入殼體但是可以允許較小的材料進入殼體的密封。錨固物附接系統(tǒng)60被設計為適應錨固物50的傾斜或成角度。當錨固物50被嵌 入地面52內(nèi)時，由于安裝地點地質狀況或安裝技術，錨固物50可能具有相對于豎直面向內(nèi) 或向外成角度的趨向。在某些實施方案中，錨固物50符合期望地以豎直方位嵌入地面內(nèi)， 例如平行于支撐柱中心軸36(見圖2)，但是可能在安裝期間無意中傾斜?？蛇x擇地，在某 些實施方案中，錨固物可以符合期望地以相對于豎直面的某一角度嵌入地面內(nèi)。無論錨固 物50是被有意地還是無意地以某一角度嵌入地面內(nèi)，錨固物附接系統(tǒng)60都允許這樣的成 角度。
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因為底帽和頂帽68、70以及相應的錨固物50之間的接合，所以錨固物的任何成角 度都導致錨固物附接部分74、80的相應的成角度。因此，為了適應錨固物50的成角度，錨固 物附接系統(tǒng)60也應該適應錨固物附接部分74、80的成角度。為了適應錨固物50和錨固物 附接部分74、80的傾斜，殼體62的內(nèi)徑顯著地大于頂帽70的錨固物附接部分80的外徑。 因此，在殼體62的空間63內(nèi)部有足夠的空間使錨固物附接部分80相對于殼體62的中心 軸(未示出)成角度并且保持在空間內(nèi)部。為了當錨固物相對于殼體成角度時有利于密封 部分72、78以及相應的殼體62的底端和頂端64、66之間的密封，密封部分72、78可以包括 圍繞密封部分的外周延伸的口緣79，以捕獲被倒入殼體62中的可固化的材料，從而保持在 密封處的合適的承載。雖然底帽68被示出為低于殼體62并且頂帽70被示出為高于殼體，但是在某些實 施方案中，底帽和頂帽如果期望可以是顛倒的。如所示，頂帽70包括第二組孔83，孔83被 設置為接近頂帽的與頂帽的孔82所大約位于的端相對的端?？梢酝ㄟ^把孔83與錨固物的 孔76對準并且緊固來把頂帽70接合于錨固物50。然后可以把基座12的殼體62在頂帽 70的相應的錨固物附接部分80上降低?？梢酝ㄟ^把底帽的孔76與頂帽的孔82對準并且 緊固來把底帽64接合于頂帽70。以這種方式，底帽68的密封部分72有效地密封殼體62 的頂端66，并且密封部分78有效地密封殼體的底端64。在某些實施方案中，可以把抗?jié)癫牧蟽A倒或包覆在基座12和帽68、70上，以保護 塔地基10的部件免受濕氣。抗?jié)癫牧峡梢允潜绢I域已知的各種材料中的任一種，例如浙青 密封劑、涂料和混凝土。作為抗?jié)癫牧系奶娲虺節(jié)癫牧弦酝猓梢詫λ鼗?0的部件 進行電鍍，以保護塔地基10的部件不受到濕氣的消極效果。在某些優(yōu)選的實施方案中，塔地基10在沒有混凝土帽或不在地基上澆注混凝土 的情況下安裝。如上文所描述的，常規(guī)的具有大混凝帽或嵌入的塔地基經(jīng)常需要在澆注混 凝土之后在支撐柱和被支撐的結構被固定于地基之前的約3-4周的等待時間。因為在優(yōu)選 的實施方案中塔地基10不包括混凝土帽或覆蓋物，所以消除了允許混凝土固化所需要的 等待時間，并且整個塔，包括支撐柱和被支撐的結構，可以被一次，例如在一天中安裝。根據(jù)某些實施方案，在安裝之后，塔地基10被配置以容易除去和再使用，例如在 另一個地點。如上文所描述的，在安裝之后，塔地基的結構元件可能損壞或者塔地基可能在 特定的地點不再被需要。在一個特定的實施方案中，通過把底帽68與錨固物50斷開，例如 通過除去緊固件，并且把基座12和帽68、70提升遠離錨固物，來除去塔地基10?？梢允褂茫?例如，用于安裝錨固物的同一個裝置在松開方向旋轉錨固物50。然后可以把基座12、帽68、 70和錨固物50移動至不同的安裝地點并且再安裝。因為頂帽70通過底帽68接合于錨固物50，所以頂帽70的旋轉也使錨固物50旋 轉。因此，如果由于外界因素，例如地面的運動或移位、大的翻轉力等等，基座12已經(jīng)被移 動(例如傾斜、升高、降低、移位)，那么錨固物50可以在安裝之后通過旋轉頂帽70來調整， 以調整基座12的方位，如果必要的話。在某些實施方案中，可以使用用于安裝錨固物50的 同一個裝置，例如扭矩電動機，來實現(xiàn)這一點。參照圖4和5，示出了與塔地基10相似的塔地基110。與塔地基10相似，塔地基 110包括臂120，臂20被固定于中心支撐柱130并且遠離中心支撐柱130地徑向延伸。臂 120每個在第一內(nèi)端124固定于中心支撐柱130，并且在第二外端126接合于錨固物附接系
15統(tǒng)160。如所示，分別通過支架170、172，臂120的第一內(nèi)端124至少部分地固定于中心支 撐柱130，并且第二外端126至少部分地固定于相應的錨固物附接系統(tǒng)160的殼體162。支 架170、172可以被分別焊接于支撐柱130和殼體162，并且用緊固件174或焊接件來緊固于 臂120。支架170、172可以每個具有一對豎直部分凸緣，相應的臂120的豎直部分122被固 定在所述一對豎直部分凸緣之間。臂120可以是具有兩個水平部分123并且豎直部分122在水平部分123之間延伸 的I形梁。臂120的每個水平部分123包括一組孔125?？蛇x擇地，在某些實施方案中，臂 120可以是其他形狀的梁，例如具有圓形、正方形或矩形橫截面形狀且具有與孔125相似的 孔的管鋼。與塔地基10相似，塔地基110包括一對在豎直方向隔開的加強板140a、140b，加強 板140a、140b被固定于殼體162的外表面和支撐柱130的外表面132?？梢酝ㄟ^使用各種 接合技術中的任一種，例如焊接，來把加強板140a、140b固定于殼體162和支撐柱130。加 強板140a、140b每個包括與相應的臂120的水平部分123的孔125可對準的多組孔142。 因此，臂120可以被進一步固定于支撐柱130和殼體162，并且加強板140a、140b可以通過 使緊固件，例如緊固件144，延伸通過孔125、144并且把緊固件頂住加強板和臂緊固而固定 于臂120 (見圖5)。錨固物附接系統(tǒng)160可以與塔地基10的錨固物附接系統(tǒng)60相似?？蛇x擇地，錨 固物附接系統(tǒng)160可以包括用于有利于本領域已知的各種接合技術或緊固技術中的任一 種的元件。相似地，錨固物150可以是與上文描述的錨固物50相似的錨固物，或者可選擇 地，錨固物150可以是本領域已知的各種錨固物或樁中的任一種。與塔地基10相似，塔地基110可以以與上文描述的用于塔地基10的方式相似的 方式安裝在地面上方、地面下方或部分地在地面下方。在某些實施方案中，塔地基10、110也可以包括被固定于支撐柱的內(nèi)表面的加強 板(未示出)。加強板可以具有基本上環(huán)狀的形狀。加強板可以促進在臂和柱之間的連接 處支撐柱的剛性并且加強支撐柱?，F(xiàn)在參照圖6，示出了根據(jù)一個代表性的拼接系統(tǒng)200的被接合于或拼接于第二 支撐柱節(jié)段240的第一支撐柱節(jié)段210。第一支撐柱節(jié)段和第二支撐柱節(jié)段210、240是用 于支撐地上結構的支撐柱的兩個節(jié)段。在某些實施方案中，第一支撐柱節(jié)段和第二支撐柱 節(jié)段210、240共同組成塔的整個支撐柱。在其他實施方案中，第一支撐柱節(jié)段和第二支撐 柱節(jié)段210、240可以組成整個支撐柱的三個或更多節(jié)段中的兩個。支撐柱節(jié)段210、240是基本上管狀的或類似管的構件，具有相應的側壁212、242， 側壁212,242界定相應的內(nèi)表面214,244和外表面216、246。每個內(nèi)表面214,244界定延 伸相應的支撐柱節(jié)段210、240的長度的內(nèi)部通道218、248。支撐柱節(jié)段210、240可以具有 各種長度和橫截面中的任意的。在所示出的實施方案中，支撐柱節(jié)段210、240具有圓形橫 截面，其中外表面216、246界定外徑，而內(nèi)表面214、244界定內(nèi)徑。內(nèi)徑和外徑可以具有各 種尺寸中的任意的。然而，第二支撐柱節(jié)段240的外徑小于第一支撐柱節(jié)段210的內(nèi)徑，使 得第二支撐柱節(jié)段240的至少一部分可以被插入第一支撐柱節(jié)段的內(nèi)部通道218內(nèi)。在具 有帶有非圓形橫截面的支撐柱節(jié)段的那些實施方案中，第二支撐柱節(jié)段應該被制定尺寸以 至少部分地配合到第一支撐柱的內(nèi)部通道內(nèi)。
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拼接系統(tǒng)200包括固定于第一支撐柱節(jié)段210的第一拼接部分220 (見例如圖9) 和固定于第二支撐柱節(jié)段240的第二拼接部分250 (見例如圖12)。第一拼接部分和第二拼 接部分220、250彼此可接合，以把第一支撐柱節(jié)段和第二支撐柱節(jié)段210、240拼接在一起。第一拼接部分220包括具有支撐表面224的第一下支撐元件222，第一下支撐元件 222與具有支撐表面228的第一上支撐元件226隔開。第一下支撐元件222被接合于第一 支撐柱節(jié)段210，使得支撐表面224面向向上方向并且被設置在內(nèi)部通道218內(nèi)部。第一上 支撐元件226被接合于第一支撐柱節(jié)段210，使得支撐表面228面向向上方向，并且所述表 面的至少一部分向內(nèi)表面214的內(nèi)部延伸。第一下支撐元件和第一上支撐元件222、226相 對于彼此設置，使得支撐表面224被設置為低于支撐表面228預設定的距離X。優(yōu)選地，支 撐表面224、228基本上垂直于第一支撐柱節(jié)段210的中心軸219延伸。第一下支撐元件和第一上支撐元件222、226可以具有各種幾何形態(tài)中的任何，并 且以各種方式中的任何固定于第一支撐柱節(jié)段。如圖11所示，第一下支撐元件222可以是 例如通過焊接固定于第一支撐柱節(jié)段210的內(nèi)表面214的并且被設置在內(nèi)部通道218內(nèi)部 的基本上圓盤形的板。如圖10所示，第一上支撐元件226可以是例如通過焊接固定于第一 支撐柱節(jié)段210的上端221的基本上環(huán)狀形狀的板或環(huán)形狀的板?？蛇x擇地，第一上支撐元 件226的板可以被固定于第一支撐柱212的內(nèi)表面214并且被設置在內(nèi)部通道218內(nèi)部。 在所示出的實施方案中，第一上支撐元件226具有界定圓形的孔230的環(huán)狀的形狀，圓形的 孔230的直徑基本上等于第二支撐柱節(jié)段240的外表面246的直徑。然而，在其他的實施 方案中，第一上支撐元件226的孔230可以是基本上相應于第二支撐柱節(jié)段240的外表面 246的橫截面形狀和大小的各種形狀和大小中的任一個。根據(jù)圖15和16所示的一個代表性的實施方案，第一拼接部分220的第一下支撐 元件222包括用于適應生產(chǎn)便利和不規(guī)則形狀的支撐柱的可調整的特征。在本實施方案 中，第一下支撐元件222可以被設計大小為小于內(nèi)部通道218，并且通過架子223固定于內(nèi) 表面214。架子223可以以圍繞第一支撐柱的內(nèi)表面214圓周狀地隔開的方式固定于第一 支撐柱212的內(nèi)表面214。每個架子223向內(nèi)遠離內(nèi)表面214延伸，并且包括直立部分227 以及被配置以接觸和支撐第一下支撐元件222的面向上的支撐表面225。例如，架子223的 橫截面可以是基本上“T”形，并且以基本上直立的方位固定于支撐柱。圖15和16所示的第一下支撐元件222是可調整的，因為其可以在第一支撐柱212 的內(nèi)部通道218內(nèi)部的各種位置中的任一個恰當?shù)毓潭ㄓ?例如被焊接于)架子223。實 際上，圓形的支撐柱可能是略微不圓的，這使把第一下支撐元件222直接焊接于第一支撐 柱212的內(nèi)表面214變得困難。此外，當把第一下支撐元件222直接焊接于第一支撐柱212 的內(nèi)表面214時，使第一下支撐元件222與略微不圓的第一支撐柱212的中心軸219同軸 對準可能是困難的。通過把第一下支撐元件222焊接于架子223，第一下支撐元件222不被 直接焊接于內(nèi)表面214，并且從而可以被容易地接合于內(nèi)表面214，并且適當?shù)?，例如同軸， 在內(nèi)部通道218內(nèi)設置，而無論第一支撐柱212是否是不圓的。參照圖10，第一上支撐元件226包括圍繞支撐元件226的中心圓形地設置的多個 隔開的嚙合元件，例如孔232。相似地，如圖11所示，第一下支撐元件222包括圍繞支撐元 件222的中心圓形地設置的多個隔開的嚙合元件，例如孔234。圖10中未示出孔234。為了 安裝的方便，如將在下文更詳細地解釋的，孔232、234中的每個可以包括在支撐表面224、
17228中形成的斜邊236。第二拼接部分250包括具有支撐表面254的第二下支撐元件252，第二下支撐元件 252與具有支撐表面258的第二上支撐元件256隔開。第二下支撐元件252被接合于第二 支撐柱節(jié)段240，使得支撐表面254面向向下方向。第二上支撐元件256被接合于第二支 撐柱節(jié)段240，使得支撐表面258面向向下方向，并且所述表面的至少一部分向外表面246 的外部延伸。第一下支撐元件和第一上支撐元件252、256相對于彼此設置，使得支撐表面 254被設置為低于支撐表面258預設定的距離Y。在所示出的實施方案中，距離Y等于距離 X。優(yōu)選地，支撐表面254、258基本上垂直于第二支撐柱節(jié)段240的中心軸259延伸。與第一下支撐元件和第一上支撐元件222、226類似，第二下支撐元件和第二上支 撐元件252、256可以具有各種幾何形態(tài)中的任何，并且以各種方式中的任何固定于第二支 撐柱節(jié)段240。如圖12和14所示，第二下支撐元件252可以是接近第二支撐柱節(jié)段240的下端 251固定于內(nèi)表面244(例如通過焊接)的基本上圓盤形的板?？蛇x擇地，第二下支撐元件 252可固定于第二下支撐元件252的下端251。優(yōu)選地，支撐表面254約與下端251齊平或 低于下端251。如圖12和13所示，第二上支撐元件256可以是例如通過焊接固定于第二支撐柱 節(jié)段240的外表面246的基本上環(huán)狀形狀的板或環(huán)形狀的板。在所示出的實施方案中，第 二上支撐元件256具有界定圓形的孔270的環(huán)狀的形狀，圓形的孔270的直徑基本上等于 第二支撐柱節(jié)段240的外表面246的直徑。然而，在其他的實施方案中，第二上支撐元件 256的孔270可以是基本上相應于第二支撐柱節(jié)段240的外表面246的橫截面形狀和大小 的各種形狀和大小中的任一個。如所示，第二拼接部分256可以包括多個圍繞第二支撐柱 節(jié)段的外周隔開的支撐結構，例如加固板271。每個板271被固定于第二上支撐元件256和 第二支撐柱節(jié)段240之間并且在它們之間延伸。板271每個被固定于第二上支撐元件256 的上表面273和第二支撐柱節(jié)段240的外表面246。板271被配置以加強第二上支撐元件 256和第二支撐柱節(jié)段240之間的接合，例如加強第二上支撐元件，以及以幫助豎直的負荷 從第二支撐柱節(jié)段240向第一支撐柱節(jié)段210的傳遞。參照圖13，第二上支撐元件256包括多個隔開的嚙合元件，例如釘或銷272、桿、螺 栓等等，其以與第二上支撐元件256的嚙合元件相同的形式圍繞支撐元件256的中心圓形 地設置。相似地，如圖14所示，第二下支撐元件252包括多個隔開的嚙合元件，例如釘或銷 274，其以與第一下支撐元件252的嚙合元件相同的形式圍繞支撐元件252的中心圓形地設 置。圖13中未示出釘274。釘272中的每個被設計大小和形狀以匹配地嚙合第一上支撐元 件226的相應的孔232，并且釘274中的每個被設計大小和形狀以匹配地嚙合第一下支撐 元件222的相應的孔234(見圖6)。如圖所示，釘272、274可以包括斜端，以在安裝期間幫 助與孔232、234的合適的嚙合。此外，在釘272和孔232之間的嚙合之后，鎖定機構(未示 出)，例如開口銷、螺母或其他緊固件，可以被接合于釘272，例如通過延伸通過釘272中的 孔，以防止釘272變得與孔232脫離。參照圖17，并且根據(jù)另一個實施方案，示出了拼接系統(tǒng)300。拼接系統(tǒng)300包括與 上文描述的拼接系統(tǒng)200相同或相似的特征中的許多，除了拼接系統(tǒng)300被具體地配置以 把具有低于預設定的閥值的上支撐柱和下支撐柱之間的半徑差的支撐柱拼接在一起。例
18如，對于圓形的支撐柱310、340的情況，當上支撐柱340的外徑較接近下支撐柱310的內(nèi)徑 時，上支撐柱的外表面346和下支撐柱的內(nèi)表面314之間的空隙減小。此外，當該空隙減小 時，被向內(nèi)引導的第一上支撐元件例如支撐元件226可用的空間也減小。因此，為了第一上 支撐元件326為第二上支撐元件356提供有較小的低于預設定的閥值的上支撐柱與下支撐 柱的半徑差的足夠的支撐表面，第一上支撐元件326被固定于下支撐柱310的上端321并 且向外遠離下支撐柱延伸。以這種方式，具有相似的橫截面大小的兩個支撐柱可以以與上 文關于拼接系統(tǒng)200所討論的方式相似的方式拼接在一起。在某些實施方案中，上支撐柱與下支撐柱的半徑差的閾值是約1英尺。然而，在其 他實施方案中，半徑差的閾值小于約6英寸。應意識到，本領域的技術人員可以選擇具有基 于被實施的特定的拼接應用的各種值中的任一個的閾值。根據(jù)一個代表性的把第一支撐柱節(jié)段和第二支撐柱節(jié)段210、240拼接在一起的 方法，第二支撐柱節(jié)段240和相關聯(lián)的第二拼接部分250被相對于第一支撐柱節(jié)段210和 相關聯(lián)的第一拼接部分220移動，例如被降低，使得第二支撐柱節(jié)段240的下端251被插入 通過第一上支撐元件226的孔230。優(yōu)選地，第一支撐柱節(jié)段和第二支撐柱節(jié)段210、240 保持在基本上直立的方位，例如，軸219、259在它們相對于彼此移動時是基本上豎直的。第 二支撐柱節(jié)段240被進一步相對于第一支撐柱節(jié)段210移動，直到第二支撐柱節(jié)段240的 嚙合元件嚙合第一支撐柱節(jié)段210的嚙合元件。更具體地，在所示出的實施方案中，第二支 撐柱節(jié)段240相對于第一支撐柱節(jié)段210移動，直到釘272、274分別對準并且延伸通過相 應的孔232、234，并且支撐表面254、258分別接觸支撐表面224、228并且分別由支撐表面 224,228 支撐。因為距離X、Y是相等的，所以第二下支撐元件252的支撐表面254由第一下支撐 元件222的支撐表面224支撐，同時支撐表面258由支撐表面228支撐。因此，第二支撐柱 節(jié)段240 (以及任何由第二支撐柱支撐的節(jié)段或結構)的重量被分布于第一下支撐元件和 第一上支撐元件222、226 二者。此外，由于第二支撐柱節(jié)段240 (以及其他被支撐的節(jié)段或 結構)的重量，第二上支撐元件和第二下支撐元件254、252的嚙合元件，例如釘272、274，保 持與第一上支撐元件和第一下支撐元件224、222的嚙合元件，例如孔232、234嚙合。因為 重量通常是相當顯著的，所以盡管有大的翻轉力，但是第一拼接部分和第二拼接部分220、 250保持彼此嚙合。由于第一支撐柱節(jié)段和第二支撐柱節(jié)段210、240之間的力傳遞，在大的 翻轉力期間，第一拼接部分和第二拼接部分220、250也保持彼此嚙合。當橫向力或翻轉力 作用于第二支撐柱節(jié)段240時，力在第一上支撐元件和第一下支撐元件226、222之間的連 接處通過釘272、274與第一上支撐元件和第一下支撐元件之間的嚙合傳遞至第一支撐柱 節(jié)段210。通常，第一下支撐元件和第二下支撐元件222、252分別與第一上支撐元件和第二 上支撐元件226、256之間的距離越大，例如距離X和Y越大，以及釘256、274的數(shù)量和強度 越大，翻轉力所初始地傳遞至的第一支撐柱節(jié)段210的部分就越大，并且因此拼接的強度 越高。因此，距離X和Y以及釘256、274的數(shù)量和強度可以根據(jù)期望被修改，以支撐多種負 荷。一旦嚙合元件被嚙合并且第二支撐柱節(jié)段240已經(jīng)被支持在第一支撐柱節(jié)段210 上，那么柱節(jié)段在不把節(jié)段焊接或緊固在一起的情況下被拼接在一起。因此，與在塔的安裝 期間拼接支撐柱的節(jié)段的常規(guī)方法不同，拼接系統(tǒng)200避免了通常與在塔安裝地點焊接和緊固相關聯(lián)的時間、勞動力、材料和復雜性，而且提供了足夠強的且耐久的拼接。雖然在所示出的實施方案中，孔232、234分別形成在第一上支撐元件和第一下支 撐元件226、222中，并且釘272、274被接合于第二上支撐元件和第二下支撐元件256、252， 但是這種配置可以是顛倒的。例如，孔232、234可以形成在第二上支撐元件和第二下支撐 元件256、252中，并且釘272、274可以接合于第一上支撐元件和第一下支撐元件226、222。 此外，雖然在所示出的實施方案中嚙合元件是釘/銷和孔，但是在其他的實施方案中，嚙合 元件可以是本領域已知的元件，例如夾子、鉤、扣環(huán)(tab)、螺栓等等。在一些實施方案中，支撐柱節(jié)段210，與中心支撐柱30相似，可以是塔地基，例如 塔地基10的一部分。例如，如虛線所示，支撐柱節(jié)段210可以形成基座，例如基座12的一 部分，并且具有多個臂202，臂202與臂20相似且被固定于支撐柱節(jié)段210并且從支撐柱節(jié) 段210徑向延伸。換句話說，中心支撐柱30可以被替換為支撐柱節(jié)段210和相關聯(lián)的拼接 系統(tǒng)200。本發(fā)明可以以其他具體的形式得到實施，而不偏離其精神或本質特征。所描述的 實施方案在所有方面都被認為僅僅是闡述性的而不是限制性的。因此，本發(fā)明的范圍由所 附的權利要求表明而不是由上文的描述表明。所有落入權利要求的等效的意思和范圍內(nèi)的 變化都被包括在權利要求的范圍內(nèi)。
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權利要求
一種用于將塔接合于地面的淺挖掘塔地基，包括支撐柱，所述支撐柱具有上端、下端以及在所述上端和所述下端中間的外表面，所述支撐柱在所述上端和所述下端之間在第一方向上延伸；多個臂，所述多個臂每個具有第一端和第二端，每個臂在所述第一端接合于所述支撐柱的所述外表面，并且徑向向外遠離所述外表面延伸；以及多個長錨固物，所述多個長錨固物每個具有上端部分和下端部分，每個錨固物的所述上端部分被接合于所述多個臂中的相應的一個的所述第二端，并且所述下端部分在基本上遠離所述支撐柱的所述下端的位置可嵌入地面內(nèi)。
2.根據(jù)權利要求1所述的塔地基，其中，所述臂的高度大于所述臂的寬度，并且其中， 所述臂的高度基本上平行于所述第一方向延伸，并且所述臂的寬度基本上垂直于所述第一 方向延伸。
3.根據(jù)權利要求1所述的塔地基，其中，所述多個臂中的每個的所述第二端包括錨固 物附接系統(tǒng)，所述錨固物附接系統(tǒng)包括基本上在所述第一方向延伸的中空管狀元件，所述 多個錨固物中的每個的所述上端部分可接合于所述中空管狀元件。
4.根據(jù)權利要求3所述的塔地基，還包括隔開的上板和下板，所述上板和所述下板接 合于所述支撐柱的所述外表面和所述中空管狀元件，其中，所述上板和所述下板基本上垂 直于所述第一方向。
5.根據(jù)權利要求3所述的塔地基，其中所述錨固物附接系統(tǒng)中的每個還包括第一端帽和第二端帽，所述第一端帽與相應的中 空管狀元件的第一端密封性地可嚙合，并且所述第二端帽與相應的中空管狀元件的第二端 密封性地可嚙合；所述第一端帽的連接部分延伸通過所述中空管狀構件，以把所述第一端帽接合于所述第二端帽；并且所述多個錨固物中的每個的所述上端部分可接合于相應的錨固物附接系統(tǒng)的所述第 一端帽和所述第二端帽中的相應的一個。
6.根據(jù)權利要求5所述的塔地基，其中所述中空管狀構件中的每個界定內(nèi)徑，并且所述第一端帽中的每個的所述連接部分界 定外徑；并且所述中空管狀構件的所述內(nèi)徑基本上大于所述第一端帽的所述連接部分的所述外徑， 使得每個連接部分能相對于所述管狀構件以相應于在相應的錨固物和所述管狀構件之間 界定的角度的各種角度中的任一個成角度。
7.根據(jù)權利要求1所述的塔地基，其中所述支撐柱包括第一支撐柱；所述第一支撐柱具有界定中空內(nèi)部的內(nèi)表面，所述第一支撐柱還包括具有多個隔開的 第一嚙合元件的第一板和界定孔并且具有多個隔開的第二嚙合元件的第二板，所述第一板 在所述上端下方隔開的位置在所述中空內(nèi)部內(nèi)固定于所述內(nèi)表面，并且所述第二板被固定 為接近所述上端；并且所述多個隔開的第一嚙合元件和所述多個隔開的第二嚙合元件被配置以接收第二支 撐柱的多個隔開的第三嚙合元件和第四嚙合元件，以把所述第一支撐柱和所述第二支撐柱拼接在一起而不把所述第一支撐柱和所述第二支撐柱焊接或緊固在一起。
8.一種將用于地上塔的支撐柱的節(jié)段拼接在一起的拼接系統(tǒng)，包括第一柱節(jié)段，所述第一柱節(jié)段包括具有界定中空內(nèi)部的內(nèi)表面的第一側壁，所述第一 柱節(jié)段還包括具有多個隔開的第一嚙合元件的第一板和界定孔并且具有多個隔開的第二 嚙合元件的第二板，所述第一板被接合于所述內(nèi)表面并且被設置在所述中空內(nèi)部內(nèi)，并且 所述第二板在所述第一板上方的位置接合于所述第一側壁；以及第二柱節(jié)段，所述第二柱節(jié)段包括具有下端和外表面的第二側壁，所述第二柱節(jié)段還 包括具有多個隔開的第三嚙合元件的第三板和具有多個隔開的第四嚙合元件的第四板，所 述第三板接近所述下端接合于所述第二側壁，并且所述第四板在所述第三板上方的位置接 合于所述側壁的所述外表面；其中，所述第二柱節(jié)段可插入所述第一柱節(jié)段的所述中空內(nèi)部中并且通過所述第二 板的所述孔，使得(i)所述第一板支撐所述第三板并且所述第二板支撐所述第四板，并且 ( )所述多個第三嚙合元件每個嚙合所述多個第一嚙合元件中的相應的一個，并且所述多 個第四嚙合元件每個嚙合所述多個第二嚙合元件中的相應的一個，以把所述第二柱節(jié)段拼 接于所述第一柱節(jié)段。
9.根據(jù)權利要求8所述的拼接系統(tǒng)，其中，所述第二柱節(jié)段與所述第一柱節(jié)段可拼接 而不把所述第一柱節(jié)段和所述第二柱節(jié)段焊接或緊固在一起。
10.根據(jù)權利要求8所述的拼接系統(tǒng)，其中所述多個隔開的第一嚙合元件和所述多個隔開的第二嚙合元件每個包括多個隔開的 孔，并且所述多個隔開的第三嚙合元件和所述多個隔開的第四嚙合元件每個包括多個隔開 的釘；并且所述第二柱節(jié)段的所述多個隔開的釘可插入所述第一柱節(jié)段的所述多個隔開的孔中 的相應的孔中，以使所述多個隔開的釘與所述多個隔開的孔嚙合。
11.根據(jù)權利要求8所述的拼接系統(tǒng)，其中，所述第一柱節(jié)段的所述側壁包括上端，并 且所述第二板被固定于所述上端。
12.根據(jù)權利要求11所述的拼接系統(tǒng)，其中當所述第二柱節(jié)段的半徑和所述第一柱節(jié)段的半徑之間的差小于預設定的閥值時，所 述第二板的大部分向外遠離所述第一柱節(jié)段的所述外表面延伸；并且當所述第二柱節(jié)段的半徑和所述第一柱節(jié)段的半徑之間的差大于預設定的閥值時，所 述第二板的大部分向內(nèi)遠離所述第一柱節(jié)段的所述外表面延伸。
13.根據(jù)權利要求8所述的拼接系統(tǒng)，其中，所述第二板的所述孔具有第一直徑，并且 所述第二側壁的所述外表面具有第二直徑，所述第一直徑約等于所述第二直徑。
14.根據(jù)權利要求8所述的拼接系統(tǒng)，其中，所述第一板和所述第二板之間的距離基本 上等于所述第三板和所述第四板之間的距離。
15.根據(jù)權利要求8所述的拼接系統(tǒng)，其中所述第一板和所述第三板是基本上圓盤形的；并且所述第二板和所述第四板是基本上環(huán)形形狀的。
16.根據(jù)權利要求8所述的拼接系統(tǒng)，還包括多個臂，所述多個臂每個具有第一端和第二端，每個臂在所述第一端接合于所述第一柱節(jié)段的外表面，并且徑向向外遠離所述外表面延伸；以及多個長錨固物，所述多個長錨固物每個具有上端部分和下端部分，每個錨固物的所述 上端部分被接合于所述多個臂中的相應的一個的所述第二端，并且所述下端部分在基本上 遠離所述第一柱節(jié)段的位置可嵌入地面內(nèi)。
17.根據(jù)權利要求8所述的拼接系統(tǒng)，其中，所述第一板通過多個架子接合于所述第一 柱節(jié)段的所述內(nèi)表面，所述多個架子每個固定于所述第一柱節(jié)段的所述內(nèi)表面，所述第一 板在相對于所述第一柱的所述內(nèi)表面的各種位置中的任一個可安裝于所述架子。
18.一種用于支撐地面上方的結構的塔，包括 地基，所述地基包括第一支撐柱節(jié)段，所述第一支撐柱節(jié)段具有第一側壁，所述第一側壁具有界定中空內(nèi) 部的內(nèi)表面以及外表面，所述第一支撐柱節(jié)段還包括具有多個隔開的第一嚙合元件的第一 板和界定孔并且具有多個隔開的第二嚙合元件的第二板，所述第一板被固定于所述內(nèi)表面 并且被設置在所述中空內(nèi)部內(nèi)，并且所述第二板在所述第一板上方的位置固定于所述第一 側壁；多個臂，所述多個臂每個具有第一端和第二端，每個臂在所述第一端接合于所述第一 支撐柱節(jié)段的所述外表面，并且徑向向外遠離所述外表面延伸；以及 多個長錨固物，所述多個長錨固物每個具有上端部分和下端部分，每個錨固物的所述 上端部分被接合于所述多個臂中的相應的一個的所述第二端，并且所述下端部分在基本上 遠離所述第一支撐柱節(jié)段的所述下端的位置可嵌入地面內(nèi)；以及第二支撐柱節(jié)段，所述第二支撐柱節(jié)段包括具有下端和外表面的第二側壁，所述第二 柱節(jié)段還包括具有多個隔開的第三嚙合元件的第三板和具有多個隔開的第四嚙合元件的 第四板，所述第三板接近所述下端固定于所述第二側壁，并且所述第四板在所述第三板上 方的位置固定于所述側壁的所述外表面；其中，所述第二支撐柱節(jié)段可插入所述第一支撐柱節(jié)段的所述中空內(nèi)部中，并且通過 所述第二板的所述孔，使得(i)所述第一板支撐所述第三板并且所述第二板支撐所述第四 板，并且(ii)所述多個第三嚙合元件每個嚙合所述多個第一嚙合元件中的相應的一個，并 且所述多個第四嚙合元件每個嚙合所述多個第二嚙合元件中的相應的一個，以把所述第二 支撐柱節(jié)段拼接于所述第一支撐柱節(jié)段。
19.一種安裝用于支撐地面上方的結構的塔的方法，包括把具有上端部分和下端部分的多個長錨固物嵌入地面中，使得所述上端部分在地面上 方可接近，并且所述下端部分被嵌入地面下方第一距離；設置無混凝土地基部分，所述無混凝土地基部分包括(i)支撐柱，所述支撐柱具有在 上端和下端中間的外表面，以及(ii)多個臂，所述多個臂每個具有第一端和第二端，每個 臂在所述第一端接合于所述支撐柱的所述外表面，并且徑向向外遠離所述外表面延伸，其 中，所述第一距離低于所述支撐柱的所述下端；把所述多個長錨固物中的每個的所述上端部分固定于所述多個臂中的相應的一個的 所述第二端。
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，其中所述多個臂的所述第二端每個包括具有第一上端和第二下端的基本上管狀構件；并且把所述多個長錨固物中的每個的所述上端部分固定于所述多個臂中的相應的一個的 所述第二端的步驟包括把所述多個長錨固物的每個上端部分附接于多個下帽構件中的一 個，把多個上帽構件中的一個附接于所述多個下帽構件中的相應的一個和相應的被附接的 長錨固物的所述上端部分，使得所述上帽構件和所述下帽構件中的至少一個的至少一部分 延伸通過相應的管狀構件，以及把每個上帽構件固定為頂住相應的管狀構件的所述上端并 且把每個下帽構件固定為頂住相應的管狀構件的所述下端。
21.根據(jù)權利要求19所述的方法，其中所述支撐柱包括第一支撐柱節(jié)段，所述第一支撐柱節(jié)段具有中空內(nèi)部、具有多個隔開 的第一嚙合元件的第一板和界定孔并且具有多個隔開的第二嚙合元件的第二板，所述第一 板被固定于所述中空內(nèi)部內(nèi)，并且所述第二板在所述第一板上方的位置固定于所述第一支 撐柱；所述方法還包括設置具有外表面的第二支撐柱節(jié)段，所述第二柱節(jié)段還包括具有多 個隔開的第三嚙合元件的第三板和具有多個隔開的第四嚙合元件的第四板，并且所述第四 板在所述第三板上方的位置固定于所述側壁的所述外表面；所述方法還包括把所述第二支撐柱節(jié)段下降進入所述第一支撐柱節(jié)段的所述中空內(nèi) 部中，直到(i)所述第一板支撐所述第三板并且所述第二板支撐所述第四板，并且(ii)所 述多個第三嚙合元件每個嚙合所述多個第一嚙合元件中的相應的一個，并且所述多個第四 嚙合元件每個嚙合所述多個第二嚙合元件中的相應的一個，以把所述第二支撐柱節(jié)段拼接 于所述第一支撐柱節(jié)段。
全文摘要
本文描述了用于地上塔的塔地基系統(tǒng)的各種實施方案。例如，根據(jù)一個代表性的實施方案，用于支撐地面上方的結構的塔包括地基(10)和第二支撐柱節(jié)段(240)。地基包括第一支撐柱節(jié)段(30)和多個臂(20)，多個臂(20)徑向向外遠離第一支撐柱的外表面(32)延伸。此外，地基包括接合于多個臂的多個長錨固物(50)。第一支撐柱節(jié)段和第二支撐柱節(jié)段每個包括多個嚙合元件(232、234、272、274)，嚙合元件(232、234、272、274)互相可嚙合，以把第一支撐柱節(jié)段和第二支撐柱節(jié)段拼接在一起。更具體地，第二支撐柱節(jié)段可插入第一支撐柱節(jié)段中，并且被支持在第一支撐柱節(jié)段上，使得多個嚙合元件互相嚙合。
文檔編號E02D27/42GK101981258SQ200880127780
公開日2011年2月23日 申請日期2008年3月3日 優(yōu)先權日2008年3月3日
發(fā)明者丹尼爾·斯塔克 申請人:丹尼爾·斯塔克