本實(shí)用新型屬于風(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(jī)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(jī)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(qiáng)環(huán)5。單管鋼筒結(jié)構(gòu)1由多個(gè)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(yùn)輸和吊裝難度較大;當(dāng)風(fēng)機(jī)功率較大、載荷較大,要求塔筒直徑較大時(shí),較大直徑的整圓塔筒受公路運(yùn)輸高度和寬度限制較大;為滿足運(yùn)輸、吊裝等要求,直徑較小的圓形塔筒用于大功率風(fēng)電機(jī)組時(shí),結(jié)構(gòu)效率較低,經(jīng)濟(jì)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(duì)于提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(duì)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(shí)現(xiàn)要素:
本實(shí)用新型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(jī)塔架。
本實(shí)用新型提出的斜拉預(yù)應(yīng)力鋼與混凝土組合式風(fēng)機(jī)塔架,所述組合式風(fēng)機(jī)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(jī)3和風(fēng)輪4,上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12由若干個(gè)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(qiáng)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(gè)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?yàn)樨Q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(duì)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(gè)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(duì)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(diǎn)30連接。
本實(shí)用新型中,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(shí),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(gè)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。
本實(shí)用新型中,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(duì)穿環(huán)向預(yù)應(yīng)力索15,然后張拉錨固。
本實(shí)用新型中,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(gè)排水管33,環(huán)梁31頂面均布設(shè)置錨點(diǎn)30,相位與弧形預(yù)應(yīng)力套管16對(duì)應(yīng),錨點(diǎn)預(yù)應(yīng)力筋32將錨點(diǎn)30與環(huán)梁31、基礎(chǔ)2的端部連接為整體。
本實(shí)用新型中,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)。
本實(shí)用新型中,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。
本實(shí)用新型的有益效果在于:
1.本實(shí)用新型提供了一種斜拉預(yù)應(yīng)力鋼與混凝土組合式風(fēng)機(jī)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(duì)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(yùn)行維護(hù)。
2.本實(shí)用新型對(duì)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.本實(shí)用新型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.本實(shí)用新型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(dá)到強(qiáng)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(jī)、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(jī)塔架側(cè)視圖;
圖4為組合式風(fēng)機(jī)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(jī)塔架基礎(chǔ)俯視圖;
圖6為組合式風(fēng)機(jī)塔架過渡段下錨固法蘭詳圖;
圖7為組合式風(fēng)機(jī)塔架混凝土筒頂部的轉(zhuǎn)換段詳圖;
圖8為組合式風(fēng)機(jī)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(jī)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(jī)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(hào):1為塔筒,2為基礎(chǔ),3為發(fā)電機(jī),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(diǎn),31為環(huán)梁,32為錨點(diǎn)預(yù)應(yīng)力筋,33為排水管,34為下錨頭。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型:
實(shí)施例1,圖3-圖10所示,本實(shí)用新型提出的斜拉預(yù)應(yīng)力鋼與混凝土組合式風(fēng)機(jī)塔架,所述組合式風(fēng)機(jī)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(jī)3和風(fēng)輪4,上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12由多個(gè)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(qiáng)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(gè)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(duì)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(duì)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(shí),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(gè)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。
本實(shí)用新型中,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(duì)應(yīng)。
本實(shí)用新型中,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(diǎn)30連接。
本實(shí)用新型中,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(gè)排水管33,環(huán)梁31頂面均布設(shè)置錨點(diǎn)30,相位與弧形預(yù)應(yīng)力套管16對(duì)應(yīng),錨點(diǎn)預(yù)應(yīng)力筋32將錨點(diǎn)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(shí)施過程如下:
1.施工基礎(chǔ)2:根據(jù)設(shè)計(jì)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(diǎn)30上,則需施工環(huán)梁31,并在其中布置錨點(diǎn)30、錨點(diǎn)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(dá)到一定強(qiáng)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(dá)到強(qiáng)度要求后,張拉錨固環(huán)向預(yù)應(yīng)力索15,并對(duì)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(hù)達(dá)到強(qiáng)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(dá)到強(qiáng)度要求后,張拉錨固環(huán)向預(yù)應(yīng)力索15,并對(duì)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(shí)吊點(diǎn)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(jī)3、風(fēng)輪4等。