風(fēng)電組合塔架錨栓加肋式預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼塔段連接裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風(fēng)電組合塔架錨栓加肋式預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼塔段連接裝置，上段連接鋼筒的頂端通過連接機構(gòu)與上部鋼制塔段連接；上段連接鋼筒與下段連接鋼筒之間安裝下連接法蘭盤，所述上段連接鋼筒和下段連接鋼筒均位于下連接法蘭盤外側(cè)環(huán)面與內(nèi)側(cè)環(huán)面中間的中間環(huán)面，下段連接鋼筒的底面安裝水平環(huán)形板；下段連接鋼筒與下部混凝土塔段內(nèi)還設(shè)有預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件；下段連接鋼筒內(nèi)側(cè)與外側(cè)分別設(shè)有多塊徑向加勁板。本發(fā)明在混凝土中引入預(yù)應(yīng)力，保證混凝土塔筒段處于豎向受壓狀態(tài)，避免混凝土開裂；同時改進連接段的設(shè)計，提高連接段與混凝土的連接性能，有效控制混凝土塔段的裂縫寬度。
【專利說明】風(fēng)電組合塔架錨栓加肋式預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼塔段連接裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，具體為一種風(fēng)電組合塔架錨栓加肋式預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼塔段連接裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]采用混凝土與鋼組合結(jié)構(gòu)的風(fēng)電塔架是一種新型風(fēng)力發(fā)電塔架結(jié)構(gòu)型式，這種新型塔架結(jié)構(gòu)型式可以有效解決傳統(tǒng)鋼制塔筒的運輸困難、成本高等問題，改善結(jié)構(gòu)的動力特性，提高結(jié)構(gòu)的耐久性，具有良好的應(yīng)用前景。鋼-混凝土組合塔架的上部是鋼塔段，下部是混凝土段。在這種新型組合塔筒型式中，混凝土塔段與鋼塔段的連接是保證結(jié)構(gòu)體系安全性的關(guān)鍵所在?；炷了捕尾捎矛F(xiàn)澆式，或部分預(yù)制部分現(xiàn)澆的方法，并在混凝土中引入預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力鋼絞線或預(yù)應(yīng)力錨栓錨固在混凝土塔筒段頂部法蘭盤上。通過施加預(yù)應(yīng)力，使混凝土塔筒段全截面受壓，改善混凝土的受力性能，并能增強混凝土塔筒段與剛塔筒段的連接，保證塔筒結(jié)構(gòu)的整體性。
[0003]目前混凝土塔段和鋼塔段采用鋼制法蘭連接，鋼制法蘭上部與鋼塔筒焊接，下部通過焊接縱向鋼筋與混凝土塔筒錨固連接。當(dāng)引入預(yù)應(yīng)力時，這種連接方式由于法蘭自身剛度的限制，當(dāng)預(yù)應(yīng)力施加位置間距較大時，在上部鋼塔筒較大彎矩作用下，法蘭盤上相鄰預(yù)應(yīng)力孔洞之間混凝土的豎向應(yīng)力分布不均勻，甚至?xí)霈F(xiàn)拉應(yīng)力，存在導(dǎo)致頂部混凝土局部開裂的可能性。所以改進連接段的設(shè)計，使得混凝土塔段豎向應(yīng)力分布均勻，減少混凝土拉應(yīng)力以及控制混凝土塔段的裂縫寬度，是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)力發(fā)電塔架中在連接混凝土塔段與鋼塔段時，混凝土塔筒頂部混凝土存在拉應(yīng)力、局部受壓過大以及存在開裂或混凝土裂縫寬度難以滿足規(guī)范要求的問題，提供一種風(fēng)電組合塔架錨栓加肋式預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼塔段連接裝置，在混凝土中引入預(yù)應(yīng)力，保證混凝土塔筒段處于豎向受壓狀態(tài)，避免混凝土開裂，提高連接段與混凝土的連接性能，有效控制混凝土塔段的裂縫寬度，進而提高組合塔架結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和抗疲勞特性。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為，一種風(fēng)電組合塔架錨栓加肋式預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼塔段連接裝置，包括上、下兩段中心軸線重合且半徑一致的連接鋼筒，上段連接鋼筒的頂端通過連接機構(gòu)與上部鋼制塔段連接；上段連接鋼筒與下段連接鋼筒之間安裝下連接法蘭盤，所述上段連接鋼筒和下段連接鋼筒均位于下連接法蘭盤外側(cè)環(huán)面與內(nèi)側(cè)環(huán)面中間的中間環(huán)面，下段連接鋼筒的底面安裝水平環(huán)形板；所述下段連接鋼筒與下部混凝土塔段內(nèi)還設(shè)有預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件；所述下段連接鋼筒內(nèi)側(cè)與外側(cè)分別設(shè)有多塊徑向加勁板，且下段連接鋼筒壁內(nèi)側(cè)面與外側(cè)面分別均勻固定下段連接鋼筒錨栓，所述徑向加勁板與下段連接鋼筒錨栓均沿下段連接鋼筒的徑向設(shè)置。
[0006]混凝土塔筒內(nèi)設(shè)有預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件，增強法蘭盤與混凝土塔筒的連接作用，提高塔筒的整體受力性能，同時使混凝土塔筒處于受壓狀態(tài)，控制裂縫的出現(xiàn)；所述下法蘭盤與所述水平環(huán)形板之間設(shè)有徑向加勁板，增強法蘭盤的整體剛度，改善法蘭盤預(yù)應(yīng)力施加處下部的混凝土應(yīng)力分布，避免混凝土局部受力不均勻而出現(xiàn)開裂。
[0007]所述徑向加勁板的頂面與下連接法蘭盤的底面連接，而徑向加勁板的底面與水平環(huán)形板的頂面連接，而徑向加勁板的側(cè)面與下段連接鋼筒的內(nèi)側(cè)壁或外側(cè)壁連接。保證徑向加勁板的穩(wěn)定連接。
[0008]所述下連接法蘭盤中間環(huán)面與內(nèi)側(cè)環(huán)面之間、下連接法蘭盤中間環(huán)面與外側(cè)環(huán)面之間分別均勻設(shè)有預(yù)應(yīng)力孔。所述預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件穿過預(yù)應(yīng)力孔，且預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件頂端錨固在下連接法蘭盤的頂部，而預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件的底端穿入下部混凝土塔段。
[0009]所述下連接法蘭盤中間環(huán)面與內(nèi)側(cè)環(huán)面之間、下連接法蘭盤中間環(huán)面與外側(cè)環(huán)面之間分別均勻設(shè)有混凝土澆筑孔；所述下連接法蘭盤與下部混凝土塔段之間經(jīng)混凝土澆注孔燒筑混凝土。
[0010]所述混凝土澆注孔與預(yù)應(yīng)力孔交錯布置。
[0011]所述水平環(huán)形板的底面設(shè)有向下部混凝土塔段伸出的錨固鋼筋。
[0012]所述預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件為預(yù)應(yīng)力鋼絞線或預(yù)應(yīng)力錨栓。
[0013]所述鋼制連接裝置通過所述連接機構(gòu)如高強螺栓與所述上部鋼塔段連接。下段連接鋼筒、水平環(huán)形板、徑向加勁板、下段連接鋼筒錨栓、錨固鋼筋通過焊接組成一個整體，并嵌入到所述下部混凝土塔段中，鋼制連接裝置通過下段連接鋼筒、水平環(huán)形板、徑向加勁板、下段連接鋼筒錨栓、所述錨固鋼筋與下部混凝土塔段錨固連接。預(yù)應(yīng)力鋼絞線或預(yù)應(yīng)力錨栓通過所述預(yù)留預(yù)應(yīng)力孔道向上延伸至所述下連接法蘭盤的上表面，通過后張法對所述預(yù)應(yīng)力鋼絞線或預(yù)應(yīng)力錨栓施加預(yù)應(yīng)力，張拉后的所述預(yù)應(yīng)力施加系統(tǒng)錨固在下連接法蘭盤的上表面，預(yù)應(yīng)力鋼絞線或預(yù)應(yīng)力錨栓的下端錨固于混凝土塔段底部或基礎(chǔ)之中，預(yù)應(yīng)力鋼絞線或預(yù)應(yīng)力錨栓張拉完畢后在所述預(yù)留預(yù)應(yīng)力孔道中灌注高強水泥漿體。鋼制連接構(gòu)件安裝定位完成后，通過混凝土澆筑孔向下部混凝土塔段的頂部澆筑混凝土。
[0014]本發(fā)明為一種風(fēng)電組合塔架錨栓加肋式預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼塔段連接裝置，解決目前風(fēng)力發(fā)電塔架中在連接混凝土塔段與鋼塔段時，混凝土塔筒頂部混凝土存在拉應(yīng)力、局部受壓過大以及存在開裂或混凝土裂縫寬度難以滿足規(guī)范要求的問題。該連接裝置在混凝土中引入預(yù)應(yīng)力，保證混凝土塔筒段處于豎向受壓狀態(tài)，避免混凝土開裂；同時改進連接段的設(shè)計，在下法蘭盤下部設(shè)置下段連接鋼筒、水平環(huán)形板、徑向加勁板、下段連接鋼筒錨栓、錨固鋼筋，用來提高連接段與混凝土的連接性能，有效控制混凝土塔段的裂縫寬度，或者避免混凝土塔段開裂，進而提高組合塔架結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和抗疲勞特性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是混凝土塔段與鋼塔段的連接示意圖；
圖2是本發(fā)明所述連接裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖2中的A-A剖面圖；
圖4是混凝土塔段與鋼塔段通過鋼制連接裝置連接后的結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖中編號說明:1.上部鋼塔段；2.連接構(gòu)件；3.預(yù)應(yīng)力錨固裝置；4.下部混凝土塔段；5.混凝土澆筑孔；6.上連接法蘭盤；7.上段連接鋼筒；8.下連接法蘭盤；9.預(yù)應(yīng)力孔；10.下段連接鋼筒；11.徑向加勁板；12.水平環(huán)形板；13.下段連接鋼筒錨栓；14.錨固鋼筋；15.高強螺栓；16.預(yù)留預(yù)應(yīng)力孔道；17.預(yù)應(yīng)力鋼絞線或預(yù)應(yīng)力錨栓；18.下部混凝土塔段環(huán)筋；19.下部混凝土塔段縱筋；20.下部混凝土塔段拉筋。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，上部鋼塔段I與下部混凝土塔段4之間設(shè)置連接裝置2。
[0018]如圖2、圖3所示，一種風(fēng)電組合塔架錨栓加肋式預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼塔段連接裝置，包括上、下兩段中心軸線重合且半徑一致的連接鋼筒，上段連接鋼筒7的頂端通過連接機構(gòu)即高強螺栓15與上部鋼制塔段I連接；上段連接鋼筒7與下段連接鋼筒10之間安裝下連接法蘭盤8，所述上段連接鋼筒壁和下段連接鋼筒壁均位于下連接法蘭盤8外側(cè)環(huán)面與內(nèi)側(cè)環(huán)面中間的中間環(huán)面，下段連接鋼筒10的底面安裝水平環(huán)形板12 ;所述下段連接鋼筒10與下部混凝土塔段4內(nèi)還設(shè)有預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件17 ;所述下段連接鋼筒內(nèi)側(cè)與外側(cè)分別設(shè)有多塊徑向加勁板11，且下段連接鋼筒壁內(nèi)側(cè)面與外側(cè)面分別均勻固定下段連接鋼筒錨栓13，所述徑向加勁板11與下段連接鋼筒錨栓13均沿下段連接鋼筒10的徑向設(shè)置；徑向加勁板11的頂面與下連接法蘭盤8的底面連接，而徑向加勁板11的底面與水平環(huán)形板12的頂面連接，而徑向加勁板11的側(cè)面與下段連接鋼筒10的內(nèi)側(cè)壁或外側(cè)壁連接。下連接法蘭盤8中間環(huán)面與內(nèi)側(cè)環(huán)面之間、下連接法蘭盤8中間環(huán)面與外側(cè)環(huán)面之間分別均勻設(shè)有預(yù)應(yīng)力孔9。預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件17穿過預(yù)應(yīng)力孔9，且預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件17頂端通過預(yù)應(yīng)力錨固裝置3錨固在下連接法蘭盤8的頂部，而預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件17的底端穿入下部混凝土塔段4。
[0019]下連接法蘭盤8中間環(huán)面與內(nèi)側(cè)環(huán)面之間、下連接法蘭盤中間環(huán)面與外側(cè)環(huán)面之間分別均勻設(shè)有混凝土澆筑孔5。下連接法蘭盤8與下部混凝土塔段4之間經(jīng)混凝土澆注孔5燒筑混凝土。
[0020]混凝土澆注孔5與預(yù)應(yīng)力孔9交錯布置。
[0021]預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件17為預(yù)應(yīng)力鋼絞線。
[0022]如圖4所示，水平環(huán)形板12的底面設(shè)有向下部混凝土塔段4伸出的錨固鋼筋14，并在下部混凝土塔段4內(nèi)設(shè)有下部混凝土塔段環(huán)筋18、下部混凝土塔段縱筋19和下部混凝土塔段拉筋20。
【權(quán)利要求】
1.一種風(fēng)電組合塔架錨栓加肋式預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼塔段連接裝置，其特征是，包括上、下兩段中心軸線重合且半徑一致的連接鋼筒，上段連接鋼筒(7)的頂端通過連接機構(gòu)與上部鋼制塔段(I)連接；上段連接鋼筒(7)與下段連接鋼筒(10)之間安裝下連接法蘭盤(8)，所述上段連接鋼筒(7)和下段連接鋼筒(10)均位于下連接法蘭盤(8)外側(cè)環(huán)面與內(nèi)側(cè)環(huán)面中間的中間環(huán)面，下段連接鋼筒(10)的底面安裝水平環(huán)形板(12);所述下段連接鋼筒(10)與下部混凝土塔段(4)內(nèi)還設(shè)有預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件(17);所述下段連接鋼筒(10)內(nèi)側(cè)與外側(cè)分別設(shè)有多塊徑向加勁板(11)，且下段連接鋼筒(10)內(nèi)側(cè)面與外側(cè)面分別均勻固定下段連接鋼筒錨栓(13)，所述徑向加勁板(11)與下段連接鋼筒錨栓(13)均沿下段連接鋼筒(10)的徑向設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述風(fēng)電組合塔架錨栓加肋式預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼塔段連接裝置，其特征是，所述徑向加勁板(11)的頂面與下連接法蘭盤(8)的底面連接，而徑向加勁板(11)的底面與水平環(huán)形板(12)的頂面連接，而徑向加勁板(11)的側(cè)面與下段連接鋼筒(10)的內(nèi)側(cè)壁或外側(cè)壁連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述風(fēng)電組合塔架錨栓加肋式預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼塔段連接裝置，其特征是，所述下連接法蘭盤(8)中間環(huán)面與內(nèi)側(cè)環(huán)面之間、下連接法蘭盤(8)中間環(huán)面與外側(cè)環(huán)面之間分別均勻設(shè)有預(yù)應(yīng)力孔(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述風(fēng)電組合塔架錨栓加肋式預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼塔段連接裝置，其特征是，所述下連接法蘭盤(8)中間環(huán)面與內(nèi)側(cè)環(huán)面之間、下連接法蘭盤(8)中間環(huán)面與外側(cè)環(huán)面之間分別均勻設(shè)有混凝土澆筑孔(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述風(fēng)電組合塔架錨栓加肋式預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼塔段連接裝置，其特征是，所述混凝土澆筑孔(5)與預(yù)應(yīng)力孔(9)交錯布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述風(fēng)電組合塔架錨栓加肋式預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼塔段連接裝置，其特征是，所述預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件(17)穿過預(yù)應(yīng)力孔(9)，且預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件(17)頂端通過預(yù)應(yīng)力錨固裝置(3)錨固在下連接法蘭盤(8)的頂部，而預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件(17)的底端穿入下部混凝土塔段(4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述風(fēng)電組合塔架錨栓加肋式預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼塔段連接裝置，其特征是，所述下連接法蘭盤(8)與下部混凝土塔段(4)之間經(jīng)混凝土澆筑孔(5)澆筑混凝土。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述風(fēng)電組合塔架錨栓加肋式預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼塔段連接裝置，其特征是，所述水平環(huán)形板(12)的底面設(shè)有向下部混凝土塔段(4)伸出的錨固鋼筋(14)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述風(fēng)電組合塔架錨栓加肋式預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼塔段連接裝置，其特征是，所述預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件(17)為預(yù)應(yīng)力鋼絞線或預(yù)應(yīng)力錨栓。
【文檔編號】F03D11/04GK104005919SQ201410262947
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】許斌, 李正超 申請人:湖南大學(xué)