[发明专利]一种用于风电机组钢混塔筒的组合结构转接构造

说明书

本发明公开了一种用于风电机组钢混塔筒的组合结构转接构造，涉及风力发电技术领域，其特征是：该体系包含外侧圆台形钢管、内侧圆台形钢管、竖向内隔板、混凝土、栓钉、环向钢筋受压钢筋、环向受拉钢筋、径向钢筋、锻造法兰、预应力筋、钢塔筒、混凝土塔筒、钢筋混凝土垫层。所述外侧圆台形钢管上端焊接锻造法兰与上部钢塔筒螺栓连接，外侧圆台形钢管内表面与内侧圆台形钢管外表面均布置栓钉，并沿环向均匀布置竖向内隔板。外侧圆台形钢管与内侧圆台形钢管之间的截面上下布置环向钢筋与径向钢筋并灌注混凝土。在混凝土内部沿环向均匀布置预应力孔道，将转接环安装对位后，从下部混凝土塔筒的基础底部至转接环内混凝土上表面进行预应力张拉。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域。

背景技术

发展风电能源是国家能源战略转型的重要途径之一。近年来，风电资源得到了快速的开发利用。为了获得更大风速、提高发电量，大功率、高塔筒的风电机组成为发展趋势。为了节省材料造价、提高塔筒受力性能，上部为钢塔筒、下部为混凝土塔筒的混合塔筒应运而生。

混合塔筒具有稳定性好、承载力高、抗疲劳性能好等优点，但混凝土塔筒与钢塔筒之间的转接装置对于混合塔筒的受力性能至关重要。传统的钢筋混凝土转接环中钢筋数量多、布置复杂，加工制作难度大，钢筋混凝土结构体积大，吊装困难。与传统混凝土转接环相比，新型钢-混凝土组合转接环的材料总造价降低2.25万(12.5％)，总重量降低20.8吨(27.9％)，同时，新型钢-混凝土组合转接环钢筋用量小、节省人力、加工速度快、免模板；省去传统混凝土转接环中的两块钢垫板和长螺杆；现场安装只需要对转接环和混塔顶部进行一次灌浆调平，安装速度快，推广应用优势明显。

发明内容

本发明提出一种用于风电机组钢混塔筒的组合结构转接构造，该构造由外侧圆台形钢管、内侧圆台形钢管、竖向内隔板、混凝土、垫板、波纹管、栓钉、环向受压钢筋、环向受拉钢筋、径向钢筋、锻造法兰、预应力筋、钢管混凝土垫层、锚具以及螺栓组成。

外侧圆台形钢管上端焊接锻造法兰，锻造法兰与上部钢筒通过螺栓连接。外侧圆台形钢管内侧表面与内侧圆台形钢管外侧表面布置栓钉，外侧圆台形钢管与内侧圆台形钢管之间沿环向均匀布置竖向内隔板，内隔板上下侧留有矩形孔以便环向受压钢筋和环向受拉钢筋穿过，外侧圆台形钢管比内侧圆台形钢管高500～800mm，便于法兰连接。竖向内隔板的中部留有圆形孔便于混凝土浇筑，圆形孔直径为隔板宽度的1/3～1/2。外侧圆台形钢管与内侧圆台形钢管之间灌注混凝土，并采用波纹管预留预应力孔道。内侧圆台形钢管对应预应力筋穿过位置采用短钢管进行加劲，短钢管的壁厚为1～2mm，直径与波纹管直径相同，长度为厚度的5～6倍。

转换构造下部与混凝土塔筒顶面之间设置钢管混凝土垫层，钢管混凝土垫层可在工厂预制，实现圆形截面到任意截面的转化。

该构造解决了传统转接环钢筋数量多、布置复杂，加工制作难度大，钢筋混凝土结构体积大，吊装困难等缺点，可实现工厂预制、现场组装的全装配式施工，充分发挥混凝土的抗压性能以及钢管对混凝土的约束性能，力学性能优越，采用组合结构性能，减少材料的用量以及结构体积，运输方便，施工周期短，综合效益高，具有广阔的工程应用前景。

本发明的技术方案如下：

一种用于风电机组钢混塔筒的组合结构转接构造，该构造包括外侧圆台形钢管、内侧圆台形钢管、竖向内隔板、混凝土、垫板、波纹管、栓钉、环向受压钢筋、环向受拉钢筋、径向钢筋、锻造法兰、预应力筋、钢管混凝土垫层、短钢管、锚具以及螺栓。

该构造主要用于连接钢塔筒和混凝土塔筒。外侧圆台形钢管上端焊接锻造法兰，与上部钢塔筒之间通过螺栓连接。外侧圆台形钢管内表面与内侧圆台形钢管外表面布置栓钉，栓钉采用梅花形布置，该构造主要承受竖向压应力，横向应力相对较小，因此横向间距为竖向间距的1.5～2倍。