一种超韧性纤维混凝土发电机塔架制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超韧性纤维混凝土发电机塔架，该塔架结构包括桩基、承台和塔身三个部分组成，塔身为UTFC混凝土或UTFC混凝土和不锈钢管组成的竖向锥筒式，在塔身顶部设有风机。由于本实用新型专利技术采用的UTFC材料，其抗压强度高，接近钢材，与同等承载力的钢结构相比，UTFC结构更具经济性。且塔身的刚度大和稳定性好，大大提高了塔本身的抗倾覆能力和抵抗地震、船撞和风荷载的能力。由于自身刚度较大，可避免因塔架顶端产生过大的位移,引起机组的激烈振动，以及不会发生钢塔的疲劳破坏。由于UTFC混凝土采用高堆积密实度原理，避免了钢材由于海水介质中的氯离子入侵作用下易锈蚀的缺点，其对内层电力设备起到保护作用。

【技术实现步骤摘要】
一种超韧性纤维混凝土发电机塔架
本专利技术涉及发电机塔架领域，特别涉及一种超韧性纤维混凝土发电机塔架。
技术介绍
作为洁净可再生资源，风能具有储备丰富、清洁、分布广泛等优点，具有较大的开发潜力。且海上风电场较陆地有较大优势：(1)与陆地比较海上风速高。(2)陆地因高低不平，对风力、风向、风量均有影响，有时还会引起紊流，对风轮叶片会产生破坏力，引起振动和疲劳断裂。而海上风力稳定，海面平坦，不会引发功率的异常变动和对叶轮的破坏。(3)海洋空间广大，不受地形限制，因而有条件建造规模较大的高塔和超高发电机塔架。因此海上风力发电作为一种新兴产业，在未来将具备巨大的发展优势。由于塔架是风力发电机组的主要承重结构,尤其是大型风力发电机组,其高度一般都在数十米以上。当风力机运行时,在风载荷、机组自重以及由机组重心偏移引起的偏心力矩等荷载下，塔架受力状态极为复杂。在这些载荷的共同作用于下,塔架会因疲劳而失效，且因塔架顶端产生过大的位移,引起机组的激烈振动,最终导致机组不能正常运行，且在海洋环境下，氯离子含量较高，常用的钢结构塔架容易锈蚀。风力发电塔架的主要结构形式有桁架式、锥筒式或圆筒式等几种形式。现代大型风力发电机组通常采用锥筒式钢塔架，这类塔架的优点是加工制作安装方便、经济性好、抗弯刚度好、自重轻、抗震性能好。然而普通钢管易生锈，容易和海水中所含的氯离子等侵蚀成分发生化学反应，造成发电塔的寿命短、维护保养成本高。且钢管壁薄、直径小，稳定性能差，抵御地震和船撞等水平荷载的能力较差，因此大大制约了风力发电机的使用范围。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术目的在于提供一种超韧性纤维混凝土发电塔及,采用超韧性纤维混凝土(UTFC)和不锈钢管组合作为发电塔架材料，解决现有钢管发电塔容易锈蚀、稳定性差且造价高的问题。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：包括桩基，所述桩基上设有承台，在承台上为塔身，所述塔身为UTFC混凝土弧形预制块或UTFC混凝土弧形预制块和不锈钢管组成的竖向锥筒式，在塔身顶部设有风机。所述UTFC混凝土塔身由多个节段构成，每节段为2-5米，采用3块120度UTFC混凝土弧形预制块拼装。所述UTFC混凝土弧形预制块之间设置横向预应力筋.所述节段间通过竖向预应力钢筋锚固连接。所述的UTFC海上发电塔外径为2.5-6m，内径为2.1-5.3m，UTFC厚度为0.2-0.35m，塔高100m，底部外径6m，顶部外径2.5m，斜度为1.75％。本专利技术的有益效果：由于本专利技术采用的UTFC材料，其抗压强度高，接近钢材，与同等承载力的钢结构相比，UTFC结构更具经济性。且塔身的刚度大和稳定性好，大大提高了塔本身的抗倾覆能力和抵抗地震、船撞和风荷载的能力。由于自身刚度较大，可避免因塔架顶端产生过大的位移,引起机组的激烈振动，以及不会发生钢塔的疲劳破坏。由于UTFC混凝土采用高堆积密实度原理，避免了钢材由于海水介质中的氯离子入侵作用下易锈蚀的缺点，其对内层电力设备起到保护作用。UTFC材料将混凝土的耐腐蚀和钢材的高强度优点充分结合，更好的适应海上发电塔的建造。附图说明图1是本专利技术实例1平面结构示意图。图2是本专利技术实例1的塔身块段安装固定示意图。图3是本专利技术实例1中使用的UTFC混凝土弧形预制块示意图。图4是本专利技术实例1的塔身横截面示意图。图5是本专利技术实例1中UTFC混凝土弧形预制块横向锚固示意图。图6是本专利技术实例1中预制UTFC混凝土节段间竖向锚固示意图。图7是本专利技术实例2平面结构示意图。图8是专利技术实例2的钢塔节段与UTFC混凝土节段连接示意图。图9是专利技术实例2的钢塔节段间竖向连接示意图。图10是专利技术实例3的塔身横截面示意图。其中：1、风机；2、UTFC混凝土弧形预制块；3、竖向预应力筋；4、横向预应力筋；5、承台；6、桩基；7、支架；8、竖向预应力筋管道；9、弧形预制块间横向湿接缝；10、横向预应力筋的锚固件；11、竖向预应力筋的锚固件；12、波纹管；13、水平灌浆密封；14、不锈钢管；15、钢管间竖向焊缝；16、法兰螺栓；17、交叉螺栓杆；18、剪力钉；19、UTFC混凝土承托；20、普通钢筋；21、UTFC混凝土浇筑层。具体实施方式该专利技术的尺寸拟定优势在于：由风速剖面图可知海面的粗糙度较陆地小，因此风速在海平面变化增长快，通常在安装风机所关注的高度上，风速梯度已较小，故通过增加塔高的方式增加风能的捕获在某种程度不经济。本专利技术的尺寸既保证了对风能的足够捕获，又能达到经济的效果，横断面尺寸以及斜度使其有足够的刚度，以保证抗风抗震动力可靠度。若为了加快施工进度，塔身可由两部分组成，下部60m采用预制UTFC混凝土2块拼装而成，上部40m为高强度的不锈钢结构。如果对于海上地质条件相对较差，基础较小，塔高要求较高，为了减小自重和迎风面积以改善发电塔的受力性能，上述UTFC海上发电塔须针对实际情况做进一步的调整，在上述UTFC海上发电塔的内壁加一层不锈钢钢管14，用剪力钉18将不锈钢钢管14和UTFC混凝土2连接起来。所述UTFC海上发电塔主要由桩基6、承台5和塔身三部分组成，塔身制作工艺采用预制拼装，每五米一段，每节段采用三块120度UTFC混凝土弧形预制块2拼装并张拉横向预应力钢筋4而成，每节段间采用竖向预应力钢筋3锚固连接。桩基6的选择：海上发电风塔桩基大多采用重力式基础、单桩基础、桩基基础、导管架基础、设置沉箱基础、沉井基础及吸力式筒形基础。为满足基础结构在海洋环境中安全可靠的要求，该塔采用承载力较大，抗水平载荷强的桩基基础。本专利技术采用小直径钢筋混凝土桩，单桩直径1.5-1.6m，承台5为钢筋混凝土结构。本专利技术中使用的UTFC混凝土2材料为一专有名词，是指超高强度、高延性、高韧性、高和易性、耐久性好且能适用于海洋等复杂环境下的密实增强复合材料，其是相对普通混凝土、高性能混凝土而言的另一类力学综合性能更加优异的混凝土材料，例如活性粉末混凝土、超高性能纤维增强混凝土、注浆纤维混凝土、密实配筋复合材料等，但优选为超高性能纤维增强混凝土或注浆纤维混凝土。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超韧性纤维混凝土发电机塔架，其特征在于，包括桩基(6)，所述桩基(6)上设有承台(5)，在承台(5)上为塔身，所述塔身为UTFC混凝土弧形预制块(2)或UTFC混凝土弧形预制块(2)和不锈钢管(14)组成的竖向锥筒式，在塔身顶部设有风机(1)；所述UTFC混凝土塔身由多个节段构成，节段间通过竖向预应力钢筋(3)锚固连接；每节段为2‑5米，采用3块120度UTFC混凝土弧形预制块(2)拼装；所述UTFC混凝土弧形预制块(2)之间设置横向预应力筋(4)；所述的塔身外径为2.5‑6m，内径为2.1‑5.3m，UTFC厚度为0.2‑0.35m。

【技术特征摘要】
1.一种超韧性纤维混凝土发电机塔架，其特征在于，包括桩基(6)，所述桩基(6)上设有承台(5)，在承台(5)上为塔身，所述塔身为UTFC混凝土弧形预制块(2)或UTFC混凝土弧形预制块(2)和不锈钢管(14)组成的竖向锥筒式，在塔身顶部设有风机(1)；所述UTFC混凝土塔身...

【专利技术属性】
技术研发人员：周敉，赵威，宋建伟，曾航，刘进，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：新型
国别省市：陕西,61