一种预应力中空夹层钢管混凝土风电塔筒及其组合式基础制造技术

本发明专利技术公开了一种预应力中空夹层钢管混凝土风电塔筒及其组合式基础，涉及陆上风力发电技术领域。该体系包含风机、上部钢塔、中空夹层钢管混凝土塔筒、预应力筋、承台、桩基础。所述的中空夹层钢管混凝土塔筒分段预制，各段之间采用高强灌浆料连接；在所述的中空夹层钢管混凝土塔筒顶部预埋螺栓与上部钢塔连接。所述的预应力筋始于中空夹层钢管混凝土塔筒顶部，止于基础底部，采用后张法施工。在所述的承台空腔顶部布置焊接栓钉和竖向抗剪钢板的环形水平钢板。该体系构造简单，整体稳定性好，是一种全新的陆上风电塔筒和基础形式，非常适用于低风速高塔建设。结构体系采用装配式施工方法，可显著保证施工质量、提高施工效率、降低施工措施费用。

【技术实现步骤摘要】
一种预应力中空夹层钢管混凝土风电塔筒及其组合式基础
本专利技术涉及陆上风力发电
，尤其涉及低风速高塔筒

技术介绍
风电能源作为一种清洁的可再生低碳能源，越来越受到人们的关注与重视。近年来随着全球风电工业的持续快速发展，风机的平均高度已经超过80m，更大的叶轮直径和更高的塔筒已成为风电发展的主流趋势。塔筒作为风力发电机的重要组成部分，主要作用是支撑叶轮与机舱，并将发电机组送到设计高度处获得足够的风能带动发电机发电。钢制塔筒作为大型风力发电机组塔筒的主流结构形式，目前存在以下一些问题：成本随着塔筒高度的增加成指数规律增加；塔筒高度增加时振幅较大、频率变低，易与风电机组发生共振；以2MW机组为例，当塔筒高度大于90m时，其底部直径范围一般处于4m～4.7m，超过了一般公路限高4.5m的要求，运输困难；钢制塔筒易腐蚀，维护成本高。因此，为了充分开发低风速、超低风速区域的风电资源，需要对传统钢制塔筒形式做出改进，研发出性能最佳的新型塔筒及其基础形式。
技术实现思路
本专利技术提出一种预应力中空夹层钢管混凝土风电塔筒及其组合式基础，下部塔筒为中空夹层钢管混凝土结构，内外钢管代替构造钢筋作用的同时起到了施工模具的作用，施工方便、有效降低钢管厚度、降低用钢量。对中空夹层钢管混凝土塔筒采用后张法施加预应力，充分利用混凝土的抗压性能，结构的整体性能好。承台设计采用组合结构的原理，在承台空腔顶部布置焊接栓钉和竖向抗剪钢板的环形水平钢板，栓钉增强了混凝土与环形水平钢板的粘结作用，环形水平钢板代替受拉钢筋作用的同时缓解了锚具处混凝土的应力集中现象，竖向抗剪钢板代替了抗剪钢筋的作用，承台的设计使得施工更加便捷。结构体系全部采用装配式施工方法，可显著保证施工质量、提高施工效率、降低施工措施费用。本专利技术的技术方案如下：一种预应力中空夹层钢管混凝土风电塔筒及其组合式基础，该体系包含风机、上部钢塔、中空夹层钢管混凝土塔筒、预应力筋、承台、桩基础；所述的中空夹层钢管混凝土塔筒分段预制，各段之间采用高强灌浆料连接。在所述的中空夹层钢管混凝土塔筒顶部预埋螺栓与上部钢塔连接。在所述的中空夹层钢管混凝土塔筒和承台中预留张拉预应力筋的孔道，预应力筋始于中空夹层钢管混凝土塔筒顶部，止于基础底部，采用后张法施工。在所述的预应力筋的锚具处的预留孔道配置钢管，实现对混凝土的局部约束作用，防止混凝土的劈裂。在所述的承台空腔顶部布置焊接栓钉和竖向抗剪钢板的环形水平钢板。本专利技术相对于现有技术具有以下有益效果：(1)下部塔筒为中空夹层钢管混凝土结构，内外钢管代替构造钢筋作用的同时起到了施工模具的作用，施工方便、有效降低钢管厚度、降低用钢量；(2)对中空夹层钢管混凝土塔筒采用后张法施加预应力，充分利用混凝土的抗压性能，结构的整体性能好；(3)承台设计采用组合结构的原理，环形水平钢板代替受拉钢筋作用的同时缓解了锚具处混凝土的应力集中现象，竖向抗剪钢板代替了抗剪钢筋的作用，承台的设计使得施工更加便捷。(4)结构体系全部采用装配式施工方法，可显著保证施工质量、提高施工效率、降低施工措施费用。附图说明图1为本专利技术的整体示意图；图2为本专利技术中上部钢塔的示意图；图3为本专利技术中中空夹层钢管混凝土塔筒的截面图；图4为本专利技术中上部钢塔与中空夹层钢管混凝土塔筒连接的示意图；图5为本专利技术中基础部分的示意图；图6为本专利技术中承台的截面图和竖向抗剪钢板的示意图。图中：1-风机、2-上部钢塔、3-中空夹层钢管混凝土塔筒、4-预应力筋、5-承台、6-中空夹层钢管混凝土的外钢管、7-中空夹层钢管混凝土的内钢管、8-预留孔道、9-法兰盘、10-螺栓孔、11-螺栓、12-锚具、13-钢管、14-桩基础、15-混凝土、16-环形水平钢板、17-栓钉、18-竖向抗剪钢板。具体实施方式以下结合附图，对本专利技术作进一步描述。如图1所示，一种预应力中空夹层钢管混凝土风电塔筒及其组合式基础，该体系包含风机(1)、上部钢塔(2)、中空夹层钢管混凝土塔筒(3)、承台(5)、桩基础(14)；所述的中空夹层钢管混凝土塔筒(3)分段预制，各段之间在现场浇注高强灌浆料连接；所述的中空夹层钢管混凝土塔筒(3)与基础(5)之间在现场浇注高强灌浆料连接。如图2、图4所示，在所述的中空夹层钢管混凝土塔筒(3)顶部预埋螺栓(11)，现场通过上部钢塔(2)的法兰盘(9)与其连接。如图4、图5所示，在所述的中空夹层钢管混凝土塔筒(3)和基础(5)中预留张拉预应力筋(4)的孔道(8)，预应力筋(4)始于中空夹层钢管混凝土塔筒(3)顶部，止于基础(5)底部，采用后张法施工；在所述的预应力筋(4)的锚具(12)处的预留孔道(8)配置钢管(13)，实现对混凝土的局部约束作用，防止混凝土的劈裂。如图5、图6所示，在所述的承台(5)空腔顶部布置焊接栓钉(17)和竖向抗剪钢板(18)的环形水平钢板(16)，施工时环形水平钢板(16)可作为浇筑混凝土的模板。本专利技术提出了一种预应力中空夹层钢管混凝土风电塔筒及其组合式基础，该体系构造简单，整体稳定性好，非常适用于低风速高塔建设。结构体系采用装配式施工方法，可显著保证施工质量、提高施工效率、降低施工措施费用。以上所述仅仅是本专利技术的优选实施方案，但是本专利技术并不局限于上述的具体实施方案。在本领域的普通技术人员在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干修改、补充或改用类似方式替代，这些也应视作本专利技术的保护范围。尽管本文较多地使用了：1-风机、2-上部钢塔、3-中空夹层钢管混凝土塔筒、4-预应力筋、5-承台、6-中空夹层钢管混凝土的外钢管、7-中空夹层钢管混凝土的内钢管、8-预留孔道等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本专利技术的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本专利技术的精神相违背的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预应力中空夹层钢管混凝土风电塔筒及其组合式基础，该体系包含风机(1)、上部钢塔(2)、中空夹层钢管混凝土塔筒(3)、预应力筋(4)、承台(5)、桩基础(14)，所述的中空夹层钢管混凝土塔筒(3)分段预制，各段之间采用高强灌浆料连接。

【技术特征摘要】
1.一种预应力中空夹层钢管混凝土风电塔筒及其组合式基础，该体系包含风机(1)、上部钢塔(2)、中空夹层钢管混凝土塔筒(3)、预应力筋(4)、承台(5)、桩基础(14)，所述的中空夹层钢管混凝土塔筒(3)分段预制，各段之间采用高强灌浆料连接。2.根据权利要求1所述的预应力中空夹层钢管混凝土风电塔筒及其组合式基础，其特征在于：在所述的中空夹层钢管混凝土塔筒(3)顶部预埋螺栓(11)与上部钢塔(2)连接。3.根据权利要求1所述的预应力中空夹层钢管混凝土风电塔筒及其组合式基础，其特征在于：在所述的中空夹层钢管混凝土塔筒(...

【专利技术属性】
技术研发人员：周绪红，王宇航，王姝琪，谭继可，邓然，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50