CN103867019A - 装配式体外预应力活性粉末混凝土风电塔架 - Google Patents

装配式体外预应力活性粉末混凝土风电塔架 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种装配式体外预应力活性粉末混凝土风电塔架，其包括基础和若干段塔筒，所述基础为钢筋混凝土基础，其中预埋基础环；所述每段塔筒均由活性粉末混凝土浇筑而成，呈锥筒形；每一段塔筒的内侧沿纵向设有若干预应力钢筋；所述预应力钢筋张拉后上端锚固在塔筒的上端面内侧，下端与基础环锚固连接。所述预应力钢筋沿塔筒内壁均匀等距分布。本发明结构合理，制造成本低，便于运输和装配，承载能力高，耐久性和抗裂性好，使用寿命长，维护简单。

Description

装配式体外预应力活性粉末混凝土风电塔架
技术领域
本发明属于风力发电设备，特别涉及一种装配式体外预应力活性粉末混凝土风电塔架。
背景技术
目前，能源紧缺成为各国面临的一大问题，带动了风能技术的开发利用。风力发电成为全球各国家发展新能源战略的首选。在政府的大力支持下，我国的风力发电已形成规模，风电机组也正在往大型化发展，对风电塔架的需求量也在不断加大。而目前通用的风电塔架几乎全为钢结构，对钢材需求量大、制造成本高，同时由于钢结构的防腐问题，使后期维护的工作量巨大，增加使用过程中的维护成本。同时，混凝土风电塔架的应用相对较少，仅在小型风电机塔架上有少量应用。采用传统预应力混凝土风电塔架，混凝土强度较低，制成的风电塔筒壁厚较大，结构笨重、不便于运输和吊装。风电工程需要新型材料和新的结构设计，为工程提供满足使用要求，经济合理的新型塔架。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供结构合理，便于运输和装配，制造成本和使用维护成本均较低的装配式体外预应力活性粉末混凝土风电塔架。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种装配式体外预应力活性粉末混凝土风电塔架，其包括基础和若干段塔筒，其特征在于：所述基础为钢筋混凝土基础，其中预埋基础环；所述每段塔筒均由活性粉末混凝土浇筑而成，呈锥筒形；每一段塔筒的内侧沿纵向设有若干预应力钢筋；所述预应力钢筋张拉后上端锚固在塔筒的上端面内侧，下端与基础环锚固连接。
所述预应力钢筋沿塔筒内壁均匀分布。
所述底段塔筒和中间段塔筒上端面内侧轴向设有若干锚固连接块，所述底段塔筒和中间段塔筒内侧设置的预应力钢筋上端分别锚固连接在对应的锚固连接块上，下端锚固于基础环上。
所述顶段塔筒上端设有固定风力发电机组的钢制法兰，顶段塔筒内侧的预应力钢筋上端直接锚固在该钢制法兰上，该预应力钢筋沿顶段塔筒和下部所有塔筒内壁向下，下端锚固在基础环上。
所述塔筒分瓣预制，拼装时瓣与瓣之间通过活性粉末混凝土粘结，并以波纹钢筋连接增强。
所述塔筒中还设有若干纵向非预应力钢筋和环向非预应力钢筋，所述环向非预应力筋布置在纵向非预应力钢筋的内外两侧。
所述塔筒上下段之间通过树脂胶泥粘结。
本发明可以在工厂分段预制活性粉末混凝土塔筒，每段塔筒分为整体预制或分瓣预制，运输到安装现场进行预应力张拉和装配。对照现有技术，本发明结构简单，承载能力高，适用于各种设备及风电场地环境，更能满足大型风电设备的要求，可以大大减少加工和维护成本，降低施工难度，方便运输和吊装，并且能提高抗裂性能和使用寿命。使混凝土更加密实且抗裂性能好，具有强度高、耐久性好、使用寿命长、轻质稳定等特点，能减轻塔架自重，减少运输成本，增加抗腐蚀性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明组成结构示意图。
图2是本发明顶段塔筒上端部结构示意图。
图3是本发明底段塔筒与基础环连接示意图。
图4是本发明中间段塔筒上端面平面示意图。
图5是本发明底段塔筒上端部结构示意图。
图6是本发明分瓣塔筒相邻瓣之间连接处横截面示意图。
图7是本发明中分瓣塔筒相邻瓣之间连接处纵剖面示意图。
图中的标号是：1.基础，2.底段塔筒，3.中间段塔筒，4.顶段塔筒，5.钢制法兰，6.基础环，7.预应力钢筋，8.预应力钢筋，9.预应力钢筋，10.活性粉末混凝土，11.锚具，12.锚固连接块，13.波纹钢筋，14.拼接缝。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
从图1中可以看出，一种装配式体外预应力活性粉末混凝土风电塔架，其包括基础1和若干段塔筒。所述基础1为钢筋混凝土基础，在其中预埋基础环6。基础环6可以为钢制法兰。塔筒包括底段塔筒2、中间段塔筒3、顶段塔筒4。中间段塔筒3可以为一段，也可以为多段。所述每段塔筒均由活性粉末混凝土10浇筑而成，呈锥筒形。底段塔筒2固定于基础环6上。各段塔筒从下向上依次对接组装，塔筒直径及壁厚从下往上逐渐减小，组成的整个锥筒型塔架。对接时用树脂粘结剂粘结。顶段塔筒4的上端预埋钢制法兰5，与风力发电机相连。
从图1、图2、图3中可以看出，本发明每一段塔筒的内侧沿纵向设有若干预应力钢筋。所述预应力钢筋沿塔筒内壁均匀等距分布。所述预应力钢筋张拉后上端锚固在塔筒的上端面内侧，下端与基础环6锚固连接。具体是：底段塔筒2内侧设有预应力钢筋7，底段塔筒预应力钢筋7仅布置在底段塔筒2内侧。预应力钢筋7张拉后上端锚固在底段塔筒2的上端面内侧，下端通过锚具11与基础环6锚固连接，如图3所示。中间段塔筒3内侧设有预应力钢筋8，预应力钢筋8布置在中间段塔筒3和底段塔筒2内侧，预应力钢筋8张拉后上端锚固在中间段塔筒3的上端面内侧，下端通过锚具11与基础环6锚固连接。顶段塔筒4内侧也设有预应力钢筋9，顶段塔筒4的预应力钢筋9为沿塔架长度方向全长配置，其布置在顶段塔筒4、中间段塔筒3和底段塔筒2内侧。预应力钢筋9张拉后上端通过锚具11锚固在顶段塔筒4的钢制法兰5上，下端通过锚具11与基础环6锚固连接，如图2所示。
从图4、图5中可以看出，所述底段塔筒2和中间段塔筒3上端面内侧轴向设有若干锚固连接块12。锚固连接块12与相应的塔筒同时浇筑成型，内部做钢筋加密处理，以保证混凝土不发生破坏。所述底段塔筒2和中间段塔筒3内侧设置的预应力钢筋7和预应力钢筋8上端通过锚具11分别锚固连接在对应的锚固连接块12上，沿塔筒内侧向下，下端锚固于基础环上。
从图2中还可以看出，所述顶段塔筒4上端设有固定风力发电机组的钢制法兰5，顶段塔筒内侧的预应力钢筋9上端直接锚固在该钢制法兰5上，该预应力钢筋9沿顶段塔筒和下部所有塔筒内壁向下，下端锚固在基础环6上。
本发明大口径的塔筒可以分瓣预制，现场拼装。瓣与瓣之间沿纵向边缘处预留拼接缝14，拼装时瓣与瓣之间纵向对准拼接缝14，通过活性粉末混凝土粘结，并以波纹钢筋13连接增强，拼装完成后灌浆胶合。如图6和图7所示。
所述塔筒中还设有若干纵向非预应力钢筋和环向非预应力钢筋，所述环向非预应力筋布置在纵向非预应力钢筋的内外两侧。所述塔筒上下段之间通过树脂胶泥粘结。
本发明组成塔架的分段塔筒均采用活性粉末混凝土制成。活性粉末混凝土以硅酸盐系水泥为胶结料，以石英砂为骨料，同时加入玄武岩纤维，使得混凝土更加密实，增加了混凝土的抗裂性能，具有高强度、高耐久性、使用寿命长、轻质稳定等特点，采用新型活性粉末混凝土与一般混凝土风电塔架相比自重减轻，大大减少运输成本，同时增加了风电塔架的抗腐蚀性能。
整个装配式体外预应力活性粉末混凝土风电塔架以新型活性粉末混凝土塔筒为主体，通过体外预应力张拉技术对塔筒现场施加预应力。其中的分段塔筒均在工厂整体预制或分瓣预制，塔筒段整体预制采用立式成型工艺浇筑，分瓣预制采用卧式预制成型工艺。现场拼装。装配时，将底段塔筒吊装并放置在基础环6上，底段塔筒2的预应力钢筋7的上下两端分别锚固在锚固连接块12和基础环6上。在预应力钢筋锚固后所述的锚具11均需用同等强度的活性粉末混凝土密封。分瓣塔筒的接缝及时***波纹钢筋并灌浆连接。后续的中间段塔筒吊装并放置在底段塔筒上，定位后固定，张拉体外预应力钢筋，钢筋上下两端分别锚固在所在塔筒的锚固连接块和基础环6上。塔筒之间以高强度树脂胶泥粘结。其余塔筒按上述方法依次进行连接，组合成本发明的塔架。

Claims (7)

1.一种装配式体外预应力活性粉末混凝土风电塔架，其包括基础和若干段塔筒，其特征在于：所述基础为钢筋混凝土基础，其中预埋基础环；所述每段塔筒均由活性粉末混凝土浇筑而成，呈锥筒形；每一段塔筒的内侧沿纵向设有若干预应力钢筋；所述预应力钢筋张拉后上端锚固在塔筒的上端面内侧，下端与基础环锚固连接。
2.根据权利要求1所述的装配式体外预应力活性粉末混凝土风电塔架，其特征在于：所述预应力钢筋沿塔筒内壁均匀分布。
3.根据权利要求1所述的装配式体外预应力活性粉末混凝土风电塔架，其特征在于：所述底段塔筒和中间段塔筒上端面内侧轴向设有若干锚固连接块，所述底段塔筒和中间段塔筒内侧设置的预应力钢筋上端分别锚固连接在对应的锚固连接块上，下端锚固于基础环上。
4.根据权利要求1所述的装配式体外预应力活性粉末混凝土风电塔架，其特征在于：所述顶段塔筒上端设有固定风力发电机组的钢制法兰，顶段塔筒内侧的预应力钢筋上端直接锚固在该钢制法兰上，预应力钢筋沿顶段塔筒和下部所有塔筒内壁向下，下端锚固在基础环上。
5.根据权利要求1所述的装配式体外预应力活性粉末混凝土风电塔架，其特征在于：所述塔筒分瓣预制，拼装时瓣与瓣之间通过活性粉末混凝土粘结，并以波纹钢筋连接增强。
6.根据权利要求1所述的装配式体外预应力活性粉末混凝土风电塔架，其特征在于：所述塔筒中还设有若干纵向非预应力钢筋和环向非预应力钢筋，所述环向非预应力筋布置在纵向非预应力钢筋的内外两侧。
7.根据权利要求1所述的装配式体外预应力活性粉末混凝土风电塔架，其特征在于：所述塔筒上下段之间通过树脂胶泥粘结。
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