[发明专利]塔架结构和用于装配该塔架结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土塔架结构，该塔架结构包括：基座；多个预制的混凝土塔架元件，每个塔架元件包括具有中空中央部的外壁，所述塔架元件布置在所述基座顶部上的立柱中；和多个张拉索（tendon），其布置在中空中央部中或材料厚度内，以用于向所述立柱施加拉力。

本发明还涉及一种装配塔架结构的方法。

本发明还涉及一种混凝土塔架元件，所述塔架元件具有外侧、内侧、设置在二者之间的材料厚度、以及顶部表面和底部表面，所述塔架元件具有中空中央部。

此外，本发明涉及一种混凝土基座元件，所述基座元件具有外侧、内侧、设置在二者之间的材料厚度、以及顶部表面和底部表面，所述基座元件具有中空中央部。

本发明再还涉及一种互连元件。

背景技术

过去30年来，风轮机行业优选使用钢来制造用于风轮机的塔架。本行业已朝具有直径越来越大的转子的更大型的风轮机的方向发展。这要求风轮机塔架的高度增加。

因此，近年来风轮机塔架的成本不断提高，尤其是运输包括风轮机的塔架的钢区段的物流已被证实是一个挑战。通常，塔架分长达30米的区段运输。塔架高度目前接近100米及以上。因此，塔架可包括四个或更多区段。

在20世纪30年代引进的钢增强混凝土塔架近来由于超过80米的塔架高度而再次获得偏爱。对于混凝土塔架而言，存在两个主要选择：现场混合的混凝土塔架或预制的混凝土塔架。

现场混合的混凝土塔架具有一些缺点，例如控制混凝土的质量和将混凝土混合料运输至现场的物流的难度。本文将不对现场混合的混凝土塔架再进行任何讨论。

预制的混凝土塔架可在集中的场地制造。拌合混凝土并使混凝土定型的过程可采用以相对低的制造公差生产混凝土元件的方式来控制。材料将是均匀的，并因此预制的混凝土元件的强度将是均匀的。

对于预制的混凝土塔架，钢塔架的运输劣势得以克服。组成塔架的混凝土元件的尺寸选择成使得它们允许公路或铁路运输。

一种制造预制的混凝土塔架的方法基于在集中的制造场地制造的分段。使用常规制造技术制造各分段。当区段已定型时，将它们运至现场并彼此上下安置且结合在一起。塔架在各分段的壁中设置有用于插入张拉索的沿所述分段的圆周均匀地分布的纵向管，当装配完成时拉紧所述张拉索。混凝土塔架被预置应力，以使得塔架在风轮机的所有运行条件期间都被拉紧。

从WO 02/01025获知这种塔架的一个示例。WO 02/01025中描述的塔架的缺点在于不能到达张拉索以进行检查。

这一问题已在EP 1262614中得到解决，EP 1262614描述了一种塔架结构，该塔架结构包括基座、彼此上下安置的多个环形区段和安置在塔架结构的混凝土部分的顶部上的钢塔架。该塔架结构具有跨越塔架结构的长度的张拉索。安置在混凝土区段上的钢塔架包括用于张拉索的一端的附接装置。张拉索的另一端在基座中的空间内部终止。张拉索通过液压千斤顶抵靠在混凝土基座上被预置应力并通过锚固元件抵靠在混凝土上楔入。

尽管EP 1262614中描述的系统可以成功实施，但该系统具有一些缺点。

在具有相当大的高度的塔架例如超过80米的塔架中，张拉索的预置应力将在锚固元件对接基座的情况下在基座中施加很高的局部力。因此，需要将基座加大尺寸以便能够承受所述力而不会开裂，或者需要增加张拉索数量，这又需要增大塔架的直径以适应数量增加的张拉索。

另一个缺点在于塔架分段可能难以沿塔架的中心线定位使得塔架是直的。

发明目的

本发明的目的是提供一种改进的混凝土塔架结构。

发明内容

根据本发明，通过一种混凝土塔架结构来实现该目的，所述塔架结构包括：基座；多个预制的混凝土塔架元件，各混凝土塔架元件均包括具有外侧、内侧、设置在二者之间的材料厚度、以及顶部表面和底部表面的外壁，所述塔架元件具有中空中央部，所述塔架元件布置在基座顶部上的立柱中；以及多个张拉索，张拉索布置在中空中央部中或材料厚度内，以用于向立柱施加拉力，其中所述塔架结构还包括布置在立柱顶部上的上部力分配元件和布置在基座中的下部力分配元件，其中各张拉索通过协作的附接装置连接到上部力分配元件和下部力分配元件，并且所述基座包括至少一个预制的混凝土基座元件，所述混凝土基座元件包括具有外侧、内侧、设置在二者之间的材料厚度、以及顶部表面和底部表面的外壁，所述基座元件具有中空中央部，所述至少一个基座元件布置在立柱与下部力分配元件之间，以用于在地面下方形成基座立柱。

此外，通过一种装配塔架结构的方法来实现这一目的，所述方法包括以下步骤：