[发明专利]一种新型预应力钢混塔架过渡段转换装置

说明书

本发明提供了一种新型预应力钢混塔架过渡段转换装置，包括上法兰板、下法兰板、法兰筒节、加劲板、钢垫板、预应力钢绞线、连接螺栓和定位螺栓。本发明结构设计合理、连接牢固、受力特性良好、抗疲劳性能强、造价低廉、安装便捷，可实现预应力混凝土塔筒与钢塔筒的合理紧固连接。

技术领域

本发明属于预应力钢混塔架技术领域，具体涉及一种新型预应力钢混塔架过渡段转换装置。

背景技术

随着我国风电行业的快速发展，风资源较好的陆上风电场建设渐趋饱和，未来风电场开发将逐步向低风速区发展，风电机组向大单机容量、大叶轮直径和高塔筒发展。钢混塔架下部采用钢筋混凝土塔筒，上部采用钢制塔筒，基础采用圆盘形钢筋混凝土结构，三者通过预应力钢绞线相连，其能满足大型风电机组轮毂高度和刚度的要求，在风电领域得到广泛关注和推广应用。

混凝土塔筒与钢塔筒连接的过渡段存在刚度突变问题，过渡段是钢混塔架的薄弱环节和关键技术难题，需对其进行加强设计。传统钢混塔架过渡段的连接方式通常采用L型法兰连接，该连接方式需选用整体锻造成型的厚法兰，随着塔筒高度和直径的增加，与之匹配的法兰厚度越来越厚，从而增加原材料成本和机加工成本。另一方面，与L型法兰匹配的螺栓组件长度受制于法兰板的厚度，导致L型法兰的连接螺栓长度较短，抗疲劳性能差；此外，螺栓的预应力损失受连接处的结构变形影响非常大，因此无法有效控制螺栓预应力的大小，难以保证风机运行过程中塔筒连接处始终处于受压状态。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题，提供一种新型预应力钢混塔架过渡段转换装置，其结构设计合理、连接牢固、受力特性良好、抗疲劳性能强、造价低廉、安装便捷，可实现预应力混凝土塔筒与钢塔筒的合理紧固连接。为此，本发明采用以下技术方案：

一种新型预应力钢混塔架过渡段转换装置，其特征在于：所述过渡段转换装置包括上法兰板、下法兰板、法兰筒节、加劲板、钢垫板、预应力钢绞线、连接螺栓和定位螺栓；

钢垫板布置在法兰筒节的下端，上法兰板布置在法兰筒节的上端，下法兰板布置在钢垫板和上法兰板之间，加劲板上端与下法兰板焊接，外侧与法兰筒节内壁焊接，下端和钢垫板焊接；

所述上法兰板环向设有与连接螺栓对应的螺栓穿孔，下法兰板环向设有与预应力钢绞线对应的钢绞线穿孔；所述下法兰板和钢垫板环向设有与定位螺栓对应的螺栓穿孔；

所述过渡段转换装置通过上法兰板和连接螺栓与上部钢塔筒相连；

所述过渡段转换装置在安装过程中通过定位螺栓与下部混凝土塔筒连接，定位螺栓上端锚固于下法兰板的上表面，贯穿下法兰板、加劲板之间的间隔和钢垫板，下端锚固于置于混凝土塔筒内部的下锚板上；

所述过渡段转换装置通过预应力钢绞线与下部混凝土塔筒和风机基础连接。

进一步地，预应力钢绞线布置应尽可能贴近混凝土塔筒内壁以充分利用钢绞线的张拉力；钢绞线的上锚固点置于下法兰板的外沿，利用加劲板与钢垫板连接处支点的杠杆效应，将钢绞线的张拉力有效传递至过渡段转换装置与混凝土塔筒的连接处，以保证两者在连接面处始终处于受压状态。

进一步地，预应力钢绞线的控制张拉力值需结合荷载资料进行整体计算后确定。

进一步地，所述加劲板立置于下法兰板和钢垫板之间并成对环向均匀布置在钢绞线穿孔的两侧，加劲板上端与下法兰板焊接，外侧与法兰筒节内壁焊接；加劲板与下法兰板、钢垫板、法兰筒节内壁的连接处均设置弧形开孔使局部应力平滑过渡，优化应力传递路径。

进一步地，所述加劲板为倒梯形钢板，加劲板上端内侧与下法兰板内壁齐平，下端内侧与钢垫板内壁齐平，可更好的适应加劲板的内力分布，并有效传递预应力钢绞线的张拉力。

进一步地，所述钢垫板内外径与混凝土塔筒顶面的内外径相等，以保证过渡段转换装置与混凝土塔筒在断面处完全重叠，避免尺寸不一致导致的尖角应力集中问题。