本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電塔架結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種斜拉預(yù)應(yīng)力鋼與混凝土組合式風(fēng)機塔架。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電塔常見為單管塔筒1，其底部與基礎(chǔ)2連接，頂部安裝風(fēng)力發(fā)電機3和風(fēng)輪4，塔筒1內(nèi)部布置供上下交通的爬梯、傳輸電能的電纜及其他附件等，塔筒1底部開設(shè)門洞并布置加強環(huán)5。單管鋼筒結(jié)構(gòu)1由多個焊接筒段6連接組成，各焊接筒段6之間采用鍛造橫向法蘭7和法蘭螺栓8連接。

傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電鋼筒塔架分段數(shù)量較少，每段塔筒較重，運輸和吊裝難度較大；當(dāng)風(fēng)機功率較大、載荷較大，要求塔筒直徑較大時，較大直徑的整圓塔筒受公路運輸高度和寬度限制較大；為滿足運輸、吊裝等要求，直徑較小的圓形塔筒用于大功率風(fēng)電機組時，結(jié)構(gòu)效率較低，經(jīng)濟性較差。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)剛度大、耐久性好、結(jié)構(gòu)阻尼比大，對于提高風(fēng)力發(fā)電機組塔架剛度、增加塔架的阻尼比非常有利。然而普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗裂較差、抗疲勞荷載作用性能更差，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力可提高其抗彎剛度、抗裂性能和抗疲勞性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種斜拉預(yù)應(yīng)力鋼與混凝土組合式風(fēng)機塔架。

本發(fā)明提出的斜拉預(yù)應(yīng)力鋼與混凝土組合式風(fēng)機塔架，所述組合式風(fēng)機塔架由下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9、斜拉預(yù)應(yīng)力索10、過渡段11和上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12組成，其中：

所述上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12的底部通過鍛造橫向法蘭7與過渡段11連接，頂部安裝風(fēng)力發(fā)電機3和風(fēng)輪4，上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12由若干個焊接筒段6連接組成，相鄰的焊接筒段6之間采用鍛造橫向法蘭7和法蘭螺栓8連接；

所述下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9由底部直筒段13和頂部轉(zhuǎn)換段14連接而成，底部直筒段13采用等外徑、等壁厚環(huán)形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其底部開設(shè)有門洞，并布置加強環(huán)5；頂部轉(zhuǎn)換段14內(nèi)均勻布置有若干道環(huán)向預(yù)應(yīng)力索15，且環(huán)向均勻布置有若干個弧形預(yù)應(yīng)力索套管16，弧形預(yù)應(yīng)力套管16上端出口方向為豎直，下端出口方向與斜拉預(yù)應(yīng)力索10的角度一致；環(huán)向預(yù)應(yīng)力索15張拉錨固后對張拉凹槽（為便于張拉預(yù)應(yīng)力索預(yù)留的凹槽）采取灌漿封堵19；

所述過渡段11由焊接筒段6、鍛造橫向法蘭7和下部錨固法蘭26組成，若干個焊接筒段6之間采用鍛造橫向法蘭7和法蘭螺栓8連接，過渡段11頂部通過鍛造橫向法蘭7、法蘭螺栓8與上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12連接，底部通過錨固法蘭26上的錨固法蘭開孔27與弧形預(yù)應(yīng)力套管16上端出口相對應(yīng)；

所述斜拉預(yù)應(yīng)力索10上端依次穿過頂部轉(zhuǎn)換段14內(nèi)的弧形預(yù)應(yīng)力索套管16、過渡段11下部的錨固開孔27和上錨具28，使過渡段11錨固在下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9的頂部；斜拉預(yù)應(yīng)力索10下端連接下錨具29，并與環(huán)梁31上的錨點30連接。

本發(fā)明中，所述下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9可以采用現(xiàn)場澆筑鋼筋混凝土整體形成結(jié)構(gòu)，或可采用預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)時，將下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9豎向分為若干標(biāo)準(zhǔn)節(jié)20和轉(zhuǎn)換節(jié)21，相鄰兩節(jié)采用若干個灌漿螺栓22連接以承受安裝階段的荷載，為方便灌漿螺栓22的灌漿施工，在其安裝處設(shè)置排氣孔23和灌漿孔24；各預(yù)制段頂面埋設(shè)吊裝螺母25以便安裝階段起吊。

本發(fā)明中，環(huán)向預(yù)應(yīng)力索15可采用專用環(huán)錨17張拉錨固，或可預(yù)設(shè)扶壁柱18并對穿環(huán)向預(yù)應(yīng)力索15，然后張拉錨固。

本發(fā)明中，一圈環(huán)梁31布置于基礎(chǔ)2邊緣處，所述基礎(chǔ)２位于下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9的正下方，環(huán)梁31內(nèi)均布有若干個排水管33，環(huán)梁31頂面均布設(shè)置錨點30，相位與弧形預(yù)應(yīng)力套管16對應(yīng)，錨點預(yù)應(yīng)力筋32將錨點30與環(huán)梁31、基礎(chǔ)2的端部連接為整體。

本發(fā)明中，斜拉預(yù)應(yīng)力索10下端采用下錨頭34錨固于基礎(chǔ)2內(nèi)。

本發(fā)明中，下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9、過渡段11、上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12內(nèi)部需布置供上下交通的爬梯、傳輸電能的電纜及其他附件等。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.本發(fā)明提供了一種斜拉預(yù)應(yīng)力鋼與混凝土組合式風(fēng)機塔架，塔架由下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)和上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)，下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)可大大提高塔架的剛度和阻尼比；采用斜拉預(yù)應(yīng)力索對下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力提高混凝土筒的抗裂性能、抗疲勞性能，也大大提高下部結(jié)構(gòu)的整體剛度；斜拉預(yù)應(yīng)力索在混凝土筒頂部的轉(zhuǎn)換段穿過預(yù)埋的弧形預(yù)應(yīng)力套管引入塔筒內(nèi)，方便斜拉預(yù)應(yīng)力索的張拉錨固及運行維護。

2.本發(fā)明對混凝土筒頂部的轉(zhuǎn)換段布置環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋并施加預(yù)應(yīng)力以抵抗斜拉預(yù)應(yīng)力索產(chǎn)生的徑向向外的分力，提高轉(zhuǎn)換段的抗裂性能和抗疲勞性能。

3.本發(fā)明下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)體型簡單，不受斜拉預(yù)應(yīng)力索和環(huán)向預(yù)應(yīng)力索布置的影響，不論采用現(xiàn)場澆筑整體結(jié)構(gòu)還是預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)，施工工藝較為簡單；塔筒底部開設(shè)門洞不受斜拉預(yù)應(yīng)力索布置的影響。

4.本發(fā)明下部鋼筋混凝土筒頂部安裝高度較小過渡段，可在下部混凝土達到強度后吊裝過渡段并張拉斜拉預(yù)應(yīng)力索，使下部形成整體剛度，以方便上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)、發(fā)電機、葉輪的一次性吊裝。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電塔側(cè)視圖；

圖2為傳統(tǒng)塔筒鍛造橫向法蘭詳圖；

圖3為斜拉預(yù)應(yīng)力鋼與混凝土組合式風(fēng)機塔架側(cè)視圖；

圖4為組合式風(fēng)機塔架過渡段和混凝土筒轉(zhuǎn)換段連接詳圖；

圖5為組合式風(fēng)機塔架基礎(chǔ)俯視圖；

圖6為組合式風(fēng)機塔架過渡段下錨固法蘭詳圖；

圖7為組合式風(fēng)機塔架混凝土筒頂部的轉(zhuǎn)換段詳圖；

圖8為組合式風(fēng)機塔架預(yù)制混凝土筒標(biāo)準(zhǔn)段俯視圖；

圖9為組合式風(fēng)機塔架斜拉預(yù)應(yīng)力索直接錨固與基礎(chǔ)詳圖；

圖10為組合式風(fēng)機塔架斜拉預(yù)應(yīng)力索錨固與基礎(chǔ)環(huán)梁詳圖。

圖中標(biāo)號：1為塔筒，2為基礎(chǔ)，3為發(fā)電機，4為風(fēng)輪，5為門洞，6為焊接筒段，7為鍛造橫向法蘭，8為法蘭螺栓，9為下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)，10為斜拉預(yù)應(yīng)力索，11為過渡段，12為上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)，13為底部直筒段，14為頂部轉(zhuǎn)換段，15為環(huán)向預(yù)應(yīng)力索，16為弧形預(yù)應(yīng)力套管，17為專用環(huán)錨，18為扶壁柱，19為灌漿封堵，20為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，21為轉(zhuǎn)換節(jié)，22為灌漿螺栓，23為排氣孔，24為灌漿孔，25為吊裝螺母，26為下部錨固法蘭，27為錨固法蘭開孔，28為上錨具，29為下錨具，30為錨點，31為環(huán)梁，32為錨點預(yù)應(yīng)力筋，33為排水管，34為下錨頭。

具體實施方式

下面通過實施例結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明：

實施例1，圖2-圖10所示，本發(fā)明提出的斜拉預(yù)應(yīng)力鋼與混凝土組合式風(fēng)機塔架，所述組合式風(fēng)機塔架由下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9、斜拉預(yù)應(yīng)力索10、過渡段11、上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12組成。

所述上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12，底部通過鍛造橫向法蘭7與過渡段11連接，頂部安裝風(fēng)力發(fā)電機3和風(fēng)輪4，上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12由多個焊接筒段6連接組成，各焊接筒段6之間采用鍛造橫向法蘭7和法蘭螺栓8連接。

所述下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9由底部直筒段13和頂部轉(zhuǎn)換段14組成，底部直筒段13為等外徑、等壁厚環(huán)形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底部開設(shè)門洞并布置加強環(huán)5；頂部轉(zhuǎn)換段14內(nèi)布置若干道環(huán)向預(yù)應(yīng)力索15、環(huán)向均布若干個弧形預(yù)應(yīng)力索套管16，弧形預(yù)應(yīng)力套管16上端出口與豎直，下端出口與斜拉預(yù)應(yīng)力索10的角度一致。環(huán)向預(yù)應(yīng)力索15可采用專用環(huán)錨17張拉錨固，也可預(yù)設(shè)扶壁柱18并對穿環(huán)向預(yù)應(yīng)力索15，然后張拉錨固，環(huán)向預(yù)應(yīng)力索15張拉錨固后對張拉凹槽采取灌漿封堵19。

所述下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9可以采用現(xiàn)場澆筑鋼筋混凝土整體形成結(jié)構(gòu)，也可采用預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)時，將下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9豎向分為若干標(biāo)準(zhǔn)節(jié)20和轉(zhuǎn)換節(jié)21，相鄰兩節(jié)采用若干個灌漿螺栓22連接以承受安裝階段的荷載，為方便灌漿螺栓22的灌漿施工，在其安裝處設(shè)置排氣孔23和灌漿孔24；各預(yù)制段頂面埋設(shè)吊裝螺母25以便安裝階段起吊。

本發(fā)明中，所述過渡段11由焊接筒段6、上部鍛造橫向法蘭7、下部錨固法蘭26組成，過渡段11通過上部鍛造橫向法蘭7、法蘭螺栓8與上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12連接，下部錨固法蘭26上的錨固法蘭開孔27與弧形預(yù)應(yīng)力套管16上端出口對應(yīng)。

本發(fā)明中，所述斜拉預(yù)應(yīng)力索10上端依次穿過頂部轉(zhuǎn)換段14內(nèi)的弧形預(yù)應(yīng)力索套管16、過渡段11下部錨固開孔27、上錨具28，使過渡段11錨固在下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9的頂部；斜拉預(yù)應(yīng)力索10下端連接下錨具29，并與基礎(chǔ)2上的錨點30連接。

本發(fā)明中，所述基礎(chǔ)2位于下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9的正下方，靠近邊緣處布置一圈環(huán)梁31，環(huán)梁31內(nèi)均布若干個排水管33，環(huán)梁31頂面均布設(shè)置錨點30，相位與弧形預(yù)應(yīng)力套管16對應(yīng)，錨點預(yù)應(yīng)力筋32將錨點30與環(huán)梁31、基礎(chǔ)2的端部連接為整體；斜拉預(yù)應(yīng)力索10下端也可采用下錨頭34錨固在基礎(chǔ)2內(nèi)。

具體實施過程如下：

1.施工基礎(chǔ)2：根據(jù)設(shè)計圖紙要求開挖基坑、澆筑墊層、綁扎鋼筋、澆筑基礎(chǔ)混凝土。若斜拉預(yù)應(yīng)力索10下端直接錨固在基礎(chǔ)2中，則需在基礎(chǔ)鋼筋綁扎階段布置好斜拉預(yù)應(yīng)力索10的下端及其下錨頭34；若斜拉預(yù)應(yīng)力索10下端連接于環(huán)梁31頂面的錨點30上，則需施工環(huán)梁31，并在其中布置錨點30、錨點預(yù)應(yīng)力筋32以及排水管33。

2.施工下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9：若下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9采取現(xiàn)場整體澆筑成形，需在基礎(chǔ)2混凝土達到一定強度后施工下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9，并在頂部轉(zhuǎn)換段14內(nèi)預(yù)埋環(huán)向預(yù)應(yīng)力索15、弧形預(yù)應(yīng)力套管16，待頂部轉(zhuǎn)換段14達到強度要求后，張拉錨固環(huán)向預(yù)應(yīng)力索15，并對預(yù)留張拉空間做灌漿封堵19；若下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9采取預(yù)制拼裝結(jié)構(gòu)，則需預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)節(jié)20和轉(zhuǎn)換節(jié)21并養(yǎng)護達到強度要求，在頂部轉(zhuǎn)換節(jié)21內(nèi)預(yù)埋環(huán)向預(yù)應(yīng)力索15、弧形預(yù)應(yīng)力套管16，待頂部轉(zhuǎn)換節(jié)21達到強度要求后，張拉錨固環(huán)向預(yù)應(yīng)力索15，并對預(yù)留張拉空間做灌漿封堵19，然后自下而上依次吊裝標(biāo)準(zhǔn)節(jié)20和轉(zhuǎn)換節(jié)21，吊裝時吊點連接在吊裝螺母25上，相鄰兩節(jié)段之間采用灌漿螺栓22連接。

3.施工斜拉預(yù)應(yīng)力索10：在下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9頂部安裝過渡段11，牽引斜拉預(yù)應(yīng)力索10上端依次穿過頂部轉(zhuǎn)換段14內(nèi)的弧形預(yù)應(yīng)力索套管16、過渡段11下部錨固開孔27、上錨具28，張拉斜拉預(yù)應(yīng)力索10使過渡段11錨固于下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9的頂部，使下部形成完整的結(jié)構(gòu)體系。

4.依次吊裝上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12、發(fā)電機3、風(fēng)輪4等。