[发明专利]一种自紧高强螺栓连接的风电混塔预制塔筒及其施工方法

说明书

本发明涉及一种自紧高强螺栓连接的风电混塔预制塔筒及其施工方法，该风电混塔预制塔筒由弧形板段和平板段拼装构成，其中弧形板段和平板段分别具有连接面，弧形板段的连接面与平板段的连接面相适配，在弧形板段和平板段内分别埋设有高强套筒，在两者的连接面设置有单面自紧高强螺栓系统，单面自紧高强螺栓系统通过高强套筒将弧形板段的连接面与平板段的连接面连接固定，使弧形板段和平板段构成整体。本发明的优点是：构造简单，施工方便，降低了对孔难度，增强了混凝土预制构件对精度控制不稳定的适应性，解决了螺栓连接的问题，并且提升了螺栓连接刚度，表现出良好的延性和耗能能力；解决了灌浆式连接冬季施工流动性差，灌浆质量不达标的问题。

技术领域

本发明涉及风电混塔预制塔筒技术领域，尤其是一种自紧高强螺栓连接的风电混塔预制塔筒及其施工方法。

背景技术

随着能源危机和环境污染问题的日益突出，风力发电进入大规模快速发展阶段。近十年，中国的风电产业和技术突飞猛进，为了获得更强更稳定的风能，不断提高风电塔的高度、截面直径和塔筒厚度成为风电行业的共识。

增大塔筒横截面直径或塔筒壁厚不仅使塔筒造价提高，还会带来也带来了运输、疲劳等诸多方面的问题。为解决大件运输难题以及减少施工现场环保影响，将混合塔架分解成若干片进行厂内预制，运抵施工现场后再拼装成整环筒体。目前预制塔筒连接最常用的方法为螺栓连接，但实际工程中广泛应用的单面螺栓多数利用机械原理，通过施加扭矩使螺栓套管在盲孔内侧张开锁紧，或在螺栓端部安装反向展开支撑部件。此类螺栓可能因盲孔内螺栓材料性能和承载力发挥不稳定导致套筒分支剪切破坏；直螺栓斜向锚固同样存在螺栓拧紧需要足够的工作空间，必须对截面挖孔，会造成界面削弱，穿孔对预制构件精度要求极高的问题，且内埋套筒容易锚固不充分或锚固角度偏移，综上所述，目前塔筒连接拼装仍存在很大弊端。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种自紧高强螺栓连接的风电混塔预制塔筒及其施工方法，通过在弧形板段和平板段内预埋高强套筒配合单面自紧高强螺栓系统的连接，实现风电混塔预制塔筒各板段之间的拼装，在提高施工效率的同时有效提高施工质量。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种自紧高强螺栓连接的风电混塔预制塔筒，其特征在于：该风电混塔预制塔筒由弧形板段和平板段拼装构成，其中所述弧形板段和所述平板段分别具有连接面，所述弧形板段的连接面与所述平板段的连接面相适配，在所述弧形板段和所述平板段内分别埋设有高强套筒，在两者的所述连接面设置有单面自紧高强螺栓系统，所述单面自紧高强螺栓系统通过所述高强套筒将所述弧形板段的连接面与所述平板段的连接面连接固定，使所述弧形板段和所述平板段构成整体。

所述单面自紧高强螺栓系统包括高强螺栓、高强螺母、刚性垫板、高强钢套筒以及低屈服强度钢套筒，其中所述高强钢套筒和所述低屈服强度钢套筒套设在所述高强螺栓的外围，所述高强螺栓穿过所述弧形板段和所述平板段内分别埋设有高强套筒并通过所述高强螺母和所述刚性垫板锚固。

所述弧形板段内预埋的所述高强套筒为高强圆套筒，所述高强圆套筒与一预埋钢板焊接成整体，所述预埋钢板位于所述弧形板段的内侧。

所述平板段内预埋的所述高强套筒为高强圆台型套筒，所述高强圆台型套筒与一预埋钢板焊接成整体，所述预埋钢板位于所述平板段的外侧。

所述高强圆台型套筒的底部圆面积大于顶部圆面积，其顶部圆面积与单面自紧高强螺栓系统的低屈服强度钢套筒相适配。

一种涉及上述的自紧高强螺栓连接的风电混塔预制塔筒的施工方法，其特征在于：所述施工方法包括以下步骤：

在高强螺栓上依次套入低屈服强度钢套筒和高强钢套筒；

吊装对齐弧形板段和平板段中的预埋高强套筒后，将所述高强螺栓从所述平板段所预埋的高强圆台型套筒的底部插入，在所述高强螺栓的端部依次套上刚性垫板和高强螺母；