一种用于风电机组装配式混凝土塔筒水平接缝的加固结构及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种用于风电机组装配式混凝土塔筒水平接缝的加固结构及施工方法。加固结构包括内包钢板、竖向滑移栓钉及新增填充层。所述内包钢板布置于装配式混凝土塔筒内侧，所述竖向滑移栓钉一端焊接于内包钢板之上，另一端嵌入混凝土塔段内部，且其上、下表面设有高压缩块以提供竖向的变形量，所述新增填充层由胶凝材料浇筑而成，位于内包钢板与装配式混凝土塔筒之间，并粘结内包钢板、竖向滑移栓钉及装配式混凝土塔筒。本发明专利技术施工简单，能有效加固装配式混凝土塔筒水平接缝，提高塔筒整体性，且能在显著提高结构抗剪承载力的同时，不提供抑制水平接缝竖向张开的约束力。不提供抑制水平接缝竖向张开的约束力。不提供抑制水平接缝竖向张开的约束力。

【技术实现步骤摘要】
一种用于风电机组装配式混凝土塔筒水平接缝的加固结构及施工方法


[0001]本专利技术属于风力发电
，尤其涉及用于风电机组装配式混凝土塔筒水平接缝的加固结构及施工方法。

技术介绍

[0002]近年来风力发电技术蓬勃发展，日益增高的发电量需求也对风电机组支撑结构即塔筒的强度和稳定性提出了更高的要求。在超高轮毂的情况下，目前常用钢
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混凝土混合结构塔筒替代纯钢结构塔筒，以解决纯钢结构塔筒在加工、运输及成本等方面的诸多限制。钢
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混凝土混合结构塔筒下部采用装配式预应力混凝土结构，上部采用钢结构，在控制成本的前提下极大地增强了支撑结构的抗侧刚度及稳定性。其下部的装配式预应力混凝土塔筒为多节段预制，并于现场进行拼装。现场拼装时，竖向多个节段通过水平接缝灌浆连接，并通过预应力钢绞线施加预压力使各节段之间压紧形成整体塔筒。
[0003]水平接缝处由于没有钢筋贯通，成为了塔筒结构中最为薄弱的部位，在承受极端外荷载作用时易开裂张开，影响塔筒整体的安全性。当水平接缝开裂时或者因更换机组等原因造成塔筒承载力需求特别是水平接缝抗剪承载力需求变高时，需要对水平接缝进行补强加固，否则可能导致混凝土塔筒的进一步压溃设置引起塔筒的整体崩塌。需要注意的是，由于在以往的设计中，考虑预应力将各节段压紧而不产生拉力，各节段构件的纵向钢筋往往采取构造配筋，无法为构件提供足够的抗弯承载力，因此在此种情况下应允许水平接缝张开从而保护节段构件不受弯曲破坏。另一方面，当水平接缝张开后，结构整体安全性主要受水平接缝的抗剪承载力控制。所以在加固时要尽可能多地提供抗剪承载力，并减少抑制水平接缝张开的约束力。因此，亟需研发出加固性能优越、施工简便且满足上述受力要求的水平接缝加固结构及施工方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，为解决现有工程问题，提供了用于风电机组装配式混凝土塔筒水平接缝的加固结构及施工方法，通过对承载能力需求变高的水平接缝进行结构加固，增强水平接缝抗剪承载力。
[0005]为达到以上目的，本专利技术提供了一种用于风电机组装配式混凝土塔筒水平接缝的加固结构及施工方法，应用于装配式混凝土塔筒的水平接缝附近，该结构包括内包钢板、竖向滑移栓钉、新增填充层。
[0006]根据一个优选的实施方式，所述内包钢板沿装配式混凝土塔筒内侧覆盖水平接缝、上混凝土塔段及下混凝土塔段，并与装配式混凝土塔筒间留有一定空隙。
[0007]根据一个优选的实施方式，所述竖向滑移栓钉截面设置为矩形，其上表面及下表面套有高压缩块；所述竖向滑移栓钉一端焊接在内包钢板之上，另一端嵌入上混凝土塔段及下混凝土塔段内部。
[0008]根据一个优选的实施方式，所述新增填充层填充于所述内包钢板与装配式混凝土塔筒之间的空隙之中，并包裹所述竖向滑移栓钉。
[0009]本专利技术还提供了一种用于风电机组装配式混凝土塔筒水平接缝加固结构的施工方法，所述加固结构包括前任一项所述，施工方法包括但不局限于：制作内包钢板，于内包钢板上焊接竖向滑移栓钉，于竖向滑移栓钉上表面及下表面布置由低弹性模量材料制作而成的高压缩块；安装内包钢板；浇筑新增填充层。
[0010]根据一个优选的实施方式，安装所述内包钢板的步骤包括：在上混凝土塔段及下混凝土塔段上凿毛、钻孔并清除浮渣，孔洞深度不小于上混凝土塔段及下混凝土塔段壁厚的一半且不小于竖向滑移栓钉直径的五倍；将所述竖向滑移栓钉涂抹胶粘剂后嵌入上混凝土塔段及下混凝土塔段的孔洞中，并向孔中灌注胶粘剂封堵孔洞；将所述内包钢板固定于装配式混凝土塔筒内侧的预设位置处，并与装配式混凝土塔筒之间留有一定空隙。
[0011]根据一个优选的实施方式，浇筑新增填充层的步骤包括：于内包钢板与装配式混凝土塔筒之间的空隙之中整体灌注胶凝材料，可使用自密实混凝土、自流平高强灌浆料或环氧树脂等材料，包裹所述竖向滑移栓钉，并与内包钢板、水平接缝、上混凝土塔段及下混凝土塔段粘接，养护至一定强度后完成所述新增填充层的浇筑，并形成整体加固结构。
[0012]前述本专利技术主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本专利技术可采用并要求保护的方案；且本专利技术中的各项材料选择及基础工艺选择(各非冲突选择)之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本专利技术方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本专利技术所要保护的技术方案，在此不做穷举。
[0013]本专利技术的有益效果：
[0014](1)本专利技术能有效加固水平接缝。装配式混凝土塔筒在遭受极端外荷载作用时或更换大功率机组后，水平接缝由于没有钢筋贯通，可能会开裂张开，继续使用可能会由于张开截面承载力特别是抗剪承载力不足而导致整个风电机组的倒塌。本专利技术基于组合结构技术，采用内包钢板、嵌入栓钉及浇筑胶凝材料填充层的方式，支撑并加固原结构，减少原结构承担的荷载，可有效提高塔筒的承载能力特别是抗剪承载力。
[0015](2)本专利技术能在显著提高水平接缝抗剪承载力的同时，不提供明显的抑制水平接缝竖向张开的约束力。当水平接缝承受较大外荷载而开裂张开后，塔筒整体安全主要受张开的水平接缝截面的抗剪承载力控制。但在常规的设计中，考虑预应力将塔筒各节段压紧而不产生拉力，各节段构件由于不受拉，其纵向钢筋往往采取构造配筋，无法为构件提供足够的抗弯承载力，因此在此种情况下应允许水平接缝张开从而保护节段构件不受弯曲破坏。本专利技术引入上、下表面设有高压缩块的竖向滑移栓钉，可提供竖向变形量而限制横向变形，从而极大地降低了加固结构提供的抑制水平接缝竖向张开的约束力，且不影响其提供的抗剪承载力。
[0016](3)本专利技术所采用的加固结构，构件制作方便，施工方法简单，无环境及场地要求，适合多种风电场的应用。本加固结构的所有构件都没有涉及较为复杂的加工工艺及施工工艺，无论原结构水平接缝附近是否已发生损坏，均可进行加固，便于批量生产、制造及施工，从而有效地降低了生产成本与施工时间，具有良好的经济效益。
附图说明
[0017]图1是使用本专利技术加固结构后的立体结构剖视图；
[0018]图2是使用本专利技术加固结构后的立面剖视图；
[0019]图3是使用本专利技术加固结构前的立面剖视图；
[0020]图4是本专利技术的竖向滑移栓钉的立体构造示意图；
[0021]其中，1
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内包钢板，2
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竖向滑移栓钉，21
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高压缩块，3
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新增填充层，4
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水平接缝，5
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上混凝土塔段，6
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下混凝土塔段。
具体实施方式
[0022]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于风电机组装配式混凝土塔筒水平接缝的加固结构，其特征在于，该结构应用于装配式混凝土塔筒中的水平接缝(4)附近，包括内包钢板(1)、竖向滑移栓钉(2)、新增填充层(3)。2.如权利要求1所述的用于风电机组装配式混凝土塔筒水平接缝的加固结构，其特征在于，所述内包钢板沿装配式混凝土塔筒内侧覆盖水平接缝(4)、上混凝土塔段(5)及下混凝土塔段(6)，并与装配式混凝土塔筒间留有一定空隙。3.如权利要求1所述的用于风电机组装配式混凝土塔筒水平接缝的加固结构，其特征在于，所述竖向滑移栓钉(2)截面设置为矩形，其上表面及下表面套有由低弹性模量材料制作而成的高压缩块(21)；所述竖向滑移栓钉(2)一端焊接在内包钢板(1)之上，另一端嵌入上混凝土塔段(5)及下混凝土塔段(6)内部。4.如权利要求1所述的用于风电机组装配式混凝土塔筒水平接缝的加固结构，其特征在于，所述新增填充层(3)填充于所述内包钢板(1)与装配式混凝土塔筒之间的空隙之中，并包裹所述竖向滑移栓钉(2)。5.一种用于风电机组装配式混凝土塔筒水平接缝加固结构的施工方法，所述加固结构包括根据权利要求1～4所述的任一项结构...

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