[发明专利]一种装配式UHPC风机塔架的薄壁节段、整环UHPC筒节段及风机塔架的施工方法

说明书

一种装配式UHPC风机塔架的薄壁节段，包括预制弧形构件，以及设于预制弧形构件上的环向钢接头和竖向钢接头，环向钢接头设于预制弧形构件的上下两端的内侧，且超出端面一段距离，竖向钢接头设于预制弧形构件的左右两端的内侧，且超出端面一段距离；整环UHPC筒节段由薄壁节段沿环形拼接而成，环向钢接头和竖向钢接头超出端面部分设置为UHPC现浇接缝，预制弧形构件内布置加强钢筋，相邻预制弧形构件延伸出的加强钢筋呈交错布置。本发明还公开了整环UHPC筒节段及风机塔架的施工方法。本发明便于运输与现场吊装，极大减少了UHPC浇筑及试件养护，有效提高了施工效率；构造简单，轻质高强，装配率高，耐久性优异，可大幅减少运输及现场施工成本，具有很高的经济效益和社会效益。

技术领域

本发明涉及风机塔架，具体涉及一种装配式UHPC风机塔架的薄壁节段、整环UHPC筒节段及风机塔架的施工方法。

背景技术

为了更高效利用风能，大容量（≥5MW）风力发电机已成为全球风电市场发展趋势，其塔架高度通常大于80m；相比于陆地风电场，海上风电场具有风速高、风力稳定和空间广阔等优势，建设大规模的海上超大容量（≥10MW）风机及超高风机塔架（≥100m）具备巨大的发展潜能。

风机塔架作为风力发电机的主要承重结构，承受往复风荷载、自重、风机轮毂运行时产生的压力和弯矩等组合作用，处于极为复杂的受力状态，需要保证其具有足够的强度、刚度、稳定性、抗扭性及抗疲劳性能；目前，国内外研究及应用较多的风机塔架结构为薄壁圆钢筒和预应力混凝土圆塔筒，主要通过若干预制构件经螺栓和预应力筋连接成整体。随着风机容量及塔架高度的不断增加，往往需要通过增大塔筒横截面、壁厚度或配筋率来保证结构安全；然而受限于材料性能、制造工艺及运输条件，若超高风机塔架沿用现有材料及结构形式，可能导致预制构件制备困难、现场施工复杂且周期长、耐久性及经济性低等弊端；同时，海上风机塔架由于长期暴露于海洋环境中，其钢结构的防腐或混凝土的防渗处理，增大了后期维护费用。此外，预制构件间的连接螺栓和预应力筋腐蚀也增加了后期维护费用，降低了塔架的服役寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种便于运输与现场吊装，极大减少现场浇筑及养护工序，有效提高施工效率，可大幅减少运输及现场施工成本的装配式UHPC风机塔架的薄壁节段、整环UHPC筒节段及风机塔架的施工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种装配式UHPC风机塔架的薄壁节段，包括预制弧形构件，以及设于预制弧形构件上的环向钢接头和竖向钢接头，所述环向钢接头设于预制弧形构件的上下两端的内侧，且超出端面一段距离，所述竖向钢接头设于预制弧形构件的左右两端的内侧，且超出端面一段距离。

进一步的，所述预制弧形构件内布置加强钢筋，所述加强钢筋延伸出预制弧形构件四周端面，所述预制弧形构件的四周端面均匀设有凹凸相间的倒楔形键齿。

进一步的，所述预制弧形构件和倒楔形键齿均为UHPC材料，所述UHPC材料中掺有纤维。

进一步的，所述预制弧形构件四周端面粗糙，且露出部分纤维。

进一步的，所述纤维体积掺量≥2.0%，所述UHPC材料的轴拉强度在8.0MPa以上、轴拉极限应变在0.2%以上、抗压强度在100 MPa以上。

进一步的，所述预制弧形构件的弧度为120°或180°，高度为3.0～5.0m，壁厚为0.1～0.3m；所述倒楔形键齿的高度为0.05～0.2m，上底长0.2～0.6mm，下底长0.1～0.4m，相邻的两个所述倒楔形键齿之间的间距为0.6～1.8m；所述加强钢筋延伸出预制弧形构件四周端面的长度0.4～0.6m。

进一步的，所述环向钢接头的内侧均匀布置梯形钢加劲肋；所述环向钢接头和竖向钢接头的外表面都均匀布置栓钉。