[发明专利]全部分段张拉预应力钢混结构风电塔筒

说明书

本发明涉及一种全部分段张拉预应力钢混结构风电塔筒，包括混凝土基础（1）、混凝土塔筒（2）、钢塔筒（3）和钢绞线；混凝土基础设置第一孔道；混凝土塔筒为中空圆台状且包括多段混凝土筒节（20），中部某两段相邻筒节分别为中间锚固下筒节（21）和中间锚固上筒节（22），最高段筒节为顶部混凝土筒节（23）；中间锚固下筒节顶面设置牛腿并设置第二孔道，中间锚固上筒节底面设置牛腿并设置第三孔道（43），第二孔道和第三孔道一一对准；顶部混凝土筒节顶面设置牛腿并设置第四孔道（44）；钢绞线包括低段筒节钢绞线（41）和高段筒节钢绞线（42）并沿圆周方向顺次交替布置。本发明能减少钢绞线用量，并降低混凝土筒节高段部分的强度等级。

技术领域

本发明涉及钢混结构风电塔筒，特别涉及一种全部分段张拉预应力钢混结构风电塔筒。

背景技术

风力发电作为一种清洁能源技术，在我国风资源较好的“三北”区域得到了广泛的应用。随着“三北”区域开发日趋饱和，风力发电正向内陆区域发展。由于内陆区域风速较低，同时风力发电机组的功率日益增大，使得风轮直径越来越大，塔筒高度也越来越高，目前国内陆上风力发电机组的塔筒高度已经达到120~160米。

随着塔筒增高，传统的钢塔筒刚度较低，塔筒易产生共振从而导致破坏。目前，钢混（钢-混凝土）结构的风电塔筒已得到深入研究和广泛应用，该风电塔筒的筒体下部采用混凝土塔筒，筒体上部采用钢塔筒，混凝土塔筒和钢塔筒的高度比例由风电塔筒的频率和经济性确定，钢混结构能有效地提高塔筒刚度，并确保避免塔筒产生共振的问题。混凝土塔筒一般采用分节、分片预制并在现场进行拼装及吊装，即塔筒沿高度方向分为若干筒节，筒节沿周向分成若干环片，在工厂预制好后运输至现场，在专用拼装平台上进行拼装，拼装完成后整节吊装，吊装完成后再对整个混凝土塔筒部分施加预应力，使其形成一个整体。

对混凝土塔筒施加的预应力大小通常以混凝土塔筒不出现拉应力为计算准则。由于混凝土塔筒在底部弯矩最大，顶部弯矩最小，虽然底部轴力比顶部轴力大，但按照上述计算准则，一般混凝土塔筒底部需要施加的预应力最大，混凝土塔筒顶部需要施加的预应力最小，而目前的混凝土塔筒一般都是采用从混凝土塔筒底部至顶部配置相同根数的预应力钢绞线，待混凝土塔筒吊装完成后进行一次张拉，由此混凝土塔筒从底部至顶部所施加的预应力是相同的，而且是以混凝土塔筒底部所需的预应力大小为基准。这种方法在混凝土塔筒不高时是可行且比较经济的，但是当混凝土塔筒高度达到较高数值时，例如轮毂高度为140m风力发电机组塔筒中混凝土塔筒高度则达到90米左右，采取上述这种方法会引起以下几个方面的问题：

1.混凝土塔筒顶部所需预应力小于混凝土塔筒底部所需预应力，但实际上从其顶部到底部均按照混凝土塔筒底部所需预应力来配置预应力钢绞线，会导致预应力钢绞线用量大大增加；

2.混凝土塔筒顶部所施加的预应力远远超过其所需的预应力，导致顶部的混凝土强度等级提高或者混凝土环片的厚度增加，不利于节约成本；

3.一次张拉是需要等到所有筒节吊装完成后才能进行，导致施工过程中混凝土塔筒在无约束状态下的时间较长，例如90米高混凝土塔筒在施加预应力前，其所受的风荷载均靠其自重来抵抗，由此施工过程中存在的风险较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全部分段张拉预应力钢混结构风电塔筒，通过对混凝土塔筒采用全部分段张拉的体外预应力体系，既能减少钢绞线用量，又能降低混凝土筒节高段部分的强度等级。

本发明是这样实现的：

一种全部分段张拉预应力钢混结构风电塔筒，包括混凝土基础、混凝土塔筒、钢塔筒和钢绞线，所述混凝土塔筒设置在混凝土基础上，所述钢塔筒设置在混凝土塔筒上；