一種組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土塔段與鋼塔段連接裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型為一種組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土塔段與鋼塔段連接裝置，鋼制連接構(gòu)件由上端連接法蘭、連接鋼筒段、連接錨固法蘭、兩道圓柱形錨固鋼板、加勁連接鋼板和鋼錨栓構(gòu)成，各部分形成整體。通過預(yù)應(yīng)力施加組件對(duì)混凝土塔段施加豎向預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力鋼絞線或預(yù)應(yīng)力錨栓通過后張法張拉后其上端錨固于連接錨固法蘭的上表面。加勁連接鋼板和鋼錨栓嵌入混凝土之中。通過加勁連接鋼板增大連接段剛度，使得混凝土塔段頂部應(yīng)力分布均勻。本實(shí)用新型可以保證不因?yàn)榛炷了脖诤褫^厚而減小塔筒的內(nèi)部空間，對(duì)改善組合塔筒連接處應(yīng)力分布的不均勻性、有效控制混凝土塔段的裂縫寬度、提高組合塔筒的耐久性和抗疲勞性能具有重要意義。
【專利說明】一種組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土塔段與鋼塔段連接裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電塔架，具體為一種組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土塔段與鋼塔段連接裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)能是一種清潔能源，資源儲(chǔ)備量大，也是目前國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)開發(fā)的新能源型式之一。我國(guó)風(fēng)力資源分布廣泛，在西北部、中部以及東部沿海地區(qū)都有很好的風(fēng)力資源，風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展前景相當(dāng)廣闊?，F(xiàn)階段，為了解決傳統(tǒng)鋼制塔筒的運(yùn)輸問題、成本問題、耐久性和使用年限的問題，運(yùn)用混凝土和鋼兩種材料組成混凝土和鋼組合結(jié)構(gòu)塔筒成為一種新的選擇。這種組合塔筒中，混凝土塔段與鋼結(jié)構(gòu)塔段的連接是保證其結(jié)構(gòu)體系安全性的關(guān)鍵所在?，F(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電塔架結(jié)構(gòu)體系中一般使用傳統(tǒng)的帶鋼制過渡段的鋼法蘭與混凝土塔段連接和螺栓連接。
[0003]傳統(tǒng)的法蘭連接方式由于法蘭盤自身剛度的限制，當(dāng)預(yù)應(yīng)力施加位置間距較大時(shí)，法蘭盤下部混凝土在環(huán)向布置的兩個(gè)相鄰預(yù)應(yīng)力孔洞之間混凝土的豎向應(yīng)力分布不均勻，甚至?xí)霈F(xiàn)拉應(yīng)力，存在塔頂混凝土局部開裂的可能性。連接段為組合結(jié)構(gòu)風(fēng)力發(fā)電塔架的重要構(gòu)件，其使用的安全性會(huì)影響塔架的整體使用壽命。
[0004]傳統(tǒng)的螺栓連接一般在混凝土塔筒內(nèi)部預(yù)埋螺栓，再通過上部鋼制塔筒段的底部法蘭與螺栓進(jìn)行固定連接。這種連接當(dāng)螺栓受到拉力時(shí)，混凝土塔筒將受到剪力，使得混凝土塔筒受力不均勻。同時(shí)混凝土筒身在風(fēng)荷載作用下，不斷的受到拉壓力作用，其抗裂性能和抗疲勞性能都得不到保證。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于，針對(duì)現(xiàn)有組合結(jié)構(gòu)風(fēng)力發(fā)電塔架由于底段混凝土段壁厚較厚而減小塔筒內(nèi)部空間的缺點(diǎn)、為了塔筒內(nèi)部空間的一致性而在連接鋼段與混凝土段的連接區(qū)域在混凝土塔頂存在較大局部集中力，以及由于法蘭剛度不足所導(dǎo)致的混凝土存在拉應(yīng)力、局部受壓應(yīng)力偏大以及混凝土塔筒鋼筋混凝土裂縫寬度難以控制和滿足要求等方面的問題，提出一種組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土塔段與鋼塔段連接裝置，減輕混凝土塔頂應(yīng)力的不均勻程度，減輕混凝土上表面的拉應(yīng)力，避免混凝土塔頂局部受壓狀況，同時(shí)通過引入預(yù)應(yīng)力使得混凝土塔段處于豎向受壓應(yīng)力狀態(tài)，有效控制混凝土塔段的裂縫寬度，或者避免混凝土塔段開裂，進(jìn)而大大提高組合塔架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全性、耐久性和抗疲勞特性。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為，一種組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土塔段與鋼塔段連接裝置，包括與上部鋼塔段共軸線且半徑與上部鋼塔段半徑一致的連接鋼筒段，連接鋼筒段的底端安裝連接錨固法蘭，連接錨固法蘭的內(nèi)側(cè)環(huán)面半徑與上部鋼塔段半徑一致，且連接錨固法蘭的外側(cè)環(huán)面半徑與下部混凝土塔段的半徑一致；所述連接錨固法蘭與下部混凝土塔段之間通過兩個(gè)圓柱形的錨固鋼板連接，兩個(gè)錨固鋼板的中軸線與上部鋼塔段軸線共線，其中第一錨固鋼板的半徑與連接錨固法蘭的內(nèi)側(cè)環(huán)面半徑一致，且第一錨固鋼板的一端與連接錨固法蘭的內(nèi)側(cè)環(huán)面連接，而第一錨固鋼板的另一端與下部混凝土塔段的頂端連接，第二錨固鋼板的半徑與連接錨固法蘭的外側(cè)環(huán)面半徑一致，且第二錨固鋼板的一端與連接錨固法蘭的外側(cè)環(huán)面連接，而第二錨固鋼板的另一端與下部混凝土塔段的頂端連接；所述第一錨固鋼板與第二錨固鋼板之間沿圓周均勻設(shè)有多個(gè)加勁連接鋼板，加勁連接鋼板的頂邊與連接錨固法蘭連接，而加勁連接鋼板的兩側(cè)邊分別與第一錨固鋼板和第二錨固鋼板連接；所述連接錨固法蘭均勻設(shè)有多個(gè)預(yù)應(yīng)力孔道，并設(shè)有預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件穿過預(yù)應(yīng)力孔道而進(jìn)入下部混凝土塔段。
[0007]該連接構(gòu)件的上端設(shè)有用于與上部鋼制塔筒的通過高強(qiáng)螺栓連接的連接法蘭，連接錨固法蘭、兩個(gè)圓柱形的錨固鋼板以及加勁連接鋼板與組合結(jié)構(gòu)風(fēng)力發(fā)電塔架的下部混凝土塔段連接，并通過設(shè)置鋼錨栓加固連接。預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件張拉后錨固于連接錨固法蘭的上表面。通過引入預(yù)應(yīng)力使得混凝土塔段混凝土在豎向處于受壓狀態(tài)，可以有效控制混凝土塔段的裂縫寬度，甚至可以避免混凝土塔段的開裂現(xiàn)象的出現(xiàn)，大大提高混凝土塔筒的耐久性和疲勞特性。
[0008]預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件為鋼絞線或預(yù)應(yīng)力錨栓。
[0009]所述加勁連接鋼板的底端設(shè)有向上凹進(jìn)的凹槽，用于填充混凝土，穩(wěn)定、加固加勁連接鋼板。
[0010]第一錨固鋼板與第二錨固鋼板相對(duì)的板面上分別均勻安裝鋼錨栓。提高連接裝置的整體性、強(qiáng)度以及剛度，進(jìn)一步改善力的傳遞路徑，改善混凝土塔段頂部的應(yīng)力分布，避免應(yīng)力集中和分布不均勻；
[0011]所述加勁連接鋼板的板面上均勻安裝鋼錨栓，對(duì)加勁連接鋼板進(jìn)行加固連接；也可采取加勁連接鋼板的板面上均勻設(shè)有穿筋孔，并在每個(gè)穿筋孔內(nèi)設(shè)有穿孔鋼筋的方式來加固連接并傳遞力，可以在混凝土澆灌后，在加勁連接鋼板與穿孔鋼筋之間形成混凝土榫將加勁連接鋼板上的力有效傳遞到混凝土中，實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)的高應(yīng)力狀態(tài)與混凝土的低應(yīng)力狀態(tài)的合理過渡。
[0012]所述連接錨固法蘭均勻設(shè)有多個(gè)灌漿孔，通過灌漿孔向兩個(gè)錨固鋼板間填充混凝土。
[0013]所述連接錨固法蘭的底面設(shè)有伸向下部混凝土塔段內(nèi)的錨固鋼筋。錨固鋼筋錨固于混凝土塔筒中，抵抗彎矩和剪力作用。
[0014]所述下部混凝土塔段內(nèi)設(shè)有繞下部混凝土塔段側(cè)壁的下部混凝土塔段環(huán)筋、豎直的下部混凝土塔段縱筋及水平的下部混凝土塔段拉筋。
[0015]與傳統(tǒng)法蘭通過錨固鋼筋錨固于混凝土的連接方式相比，本實(shí)用新型的有益效果是:解決現(xiàn)有組合結(jié)構(gòu)風(fēng)力發(fā)電塔架由于底段混凝土段壁厚較厚而減小塔筒內(nèi)部空間的缺點(diǎn)，保證混凝土段與鋼段內(nèi)部空間的一致性，便于塔筒內(nèi)儀器設(shè)備的安裝以及爬梯等的布置，解決在連接鋼段與混凝土段的連接區(qū)域由于混凝土塔頂存在較大局部偏心集中力導(dǎo)致的上部局部應(yīng)力過大的問題。采用這種連接方式可以使得上部鋼筒壁產(chǎn)生的力通過連接錨固法蘭、圓柱形錨固鋼板以及加勁連接鋼板將力傳遞至混凝土段，避免局部應(yīng)力過大，改善受力性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是采用本所述的混凝土塔段與鋼塔段的連接示意圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型所述的連接裝置縱立面圖；
[0018]圖3是連接構(gòu)件橫剖面圖；
[0019]圖4是在安裝上部鋼塔段前連接裝置在混凝土塔頂上的帶縱剖面圖的立面圖；
[0020]圖5是安裝上部鋼塔段后連接裝置連接混凝土塔段與上部鋼塔段的帶縱剖面圖的立面圖；
[0021]圖6是加勁連接鋼板和鋼錨栓的組合結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7是采取加勁連接鋼板開穿筋孔并布置穿孔鋼筋的組合結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示，上部鋼塔段I與下部混凝土塔段3之間通過連接裝置2連接。
[0024]如圖2、圖3所示，一種組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土塔段與鋼塔段連接裝置，包括與上部鋼塔段I共軸線且半徑與上部鋼塔段I半徑一致的連接鋼筒段5，連接鋼筒段的頂端安裝上端連接法蘭4，并通過高強(qiáng)螺栓13連接上部鋼塔段I與上端連接法蘭4 ;連接鋼筒段5的底端安裝連接錨固法蘭6，連接錨固法蘭6的內(nèi)側(cè)環(huán)面半徑與上部鋼塔段I半徑一致，且連接錨固法蘭6的外側(cè)環(huán)面半徑與下部混凝土塔段3的半徑一致；所述連接錨固法蘭6與下部混凝土塔段3之間通過兩個(gè)圓柱形的錨固鋼板連接，兩個(gè)錨固鋼板的中軸線與上部鋼塔段I軸線共線，其中第一錨固鋼板7的半徑與連接錨固法蘭的6內(nèi)側(cè)環(huán)面半徑一致，且第一錨固鋼板7的一端與連接錨固法蘭6的內(nèi)側(cè)環(huán)面連接，而第一錨固鋼板7的另一端與下部混凝土塔段3的頂端連接，第二錨固鋼板21的半徑與連接錨固法蘭6的外側(cè)環(huán)面半徑一致，且第二錨固鋼板21的一端與連接錨固法蘭6的外側(cè)環(huán)面連接，而第二錨固鋼板21的另一端與下部混凝土塔段3的頂端連接；所述第一錨固鋼板7與第二錨固鋼板21之間沿圓周均勻設(shè)有多個(gè)加勁連接鋼板9，加勁連接鋼板9的底端設(shè)有向上凹進(jìn)的凹槽22，凹槽22內(nèi)填充混凝土 11，加勁連接鋼板9的頂邊與連接錨固法蘭6連接，而加勁連接鋼板9的兩側(cè)邊分別與第一錨固鋼板7和第二錨固鋼板21連接；所述連接錨固法蘭6均勻設(shè)有多個(gè)預(yù)應(yīng)力孔道17，并設(shè)有預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件12穿過預(yù)應(yīng)力孔道17而進(jìn)入下部混凝土塔段3。連接錨固法蘭6均勻設(shè)有多個(gè)灌漿孔18。
[0025]第一錨固鋼板7與第二錨固鋼板21相對(duì)的板面上分別均勻安裝鋼錨栓10。連接錨固法蘭6的底面設(shè)有伸向下部混凝土塔段內(nèi)的錨固鋼筋8。
[0026]預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件12為鋼絞線。
[0027]如圖4、圖5所示，下部混凝土塔段3內(nèi)設(shè)有繞下部混凝土塔段側(cè)壁的下部混凝土塔段環(huán)筋15、豎直的下部混凝土塔段縱筋14及水平的下部混凝土塔段拉筋16。
[0028]加勁連接鋼板9的加固可以采用兩種方案，第一種方案如圖6所示，加勁連接鋼板9的板面上均勻安裝鋼錨栓10 ;第二種方案如圖7所示，加勁連接鋼板9的板面上均勻設(shè)有穿筋孔19，并在每個(gè)穿筋孔19內(nèi)設(shè)有穿孔鋼筋20。
【權(quán)利要求】
1.一種組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土塔段與鋼塔段連接裝置，其特征是，包括與上部鋼塔段(I)共軸線且半徑與上部鋼塔段(I)半徑一致的連接鋼筒段(5)，連接鋼筒段(5)的底端安裝連接錨固法蘭(6)，連接錨固法蘭(6)的內(nèi)側(cè)環(huán)面半徑與上部鋼塔段(I)半徑一致，且連接錨固法蘭(6)的外側(cè)環(huán)面半徑與下部混凝土塔段(3)的半徑一致；所述連接錨固法蘭(6)與下部混凝土塔段(3)之間通過兩個(gè)圓柱形的錨固鋼板(7，21)連接，兩個(gè)錨固鋼板(7，21)的中軸線與上部鋼塔段(I)軸線共線，其中第一錨固鋼板(7)的半徑與連接錨固法蘭的(6)內(nèi)側(cè)環(huán)面半徑一致，且第一錨固鋼板(7)的一端與連接錨固法蘭(6)的內(nèi)側(cè)環(huán)面連接，而第一錨固鋼板(7)的另一端與下部混凝土塔段(3)的頂端連接，第二錨固鋼板(21)的半徑與連接錨固法蘭(6)的外側(cè)環(huán)面半徑一致，且第二錨固鋼板(21)的一端與連接錨固法蘭6的外側(cè)環(huán)面連接，而第二錨固鋼板(21)的另一端與下部混凝土塔段(3)的頂端連接；所述第一錨固鋼板(7)與第二錨固鋼板(21)之間沿圓周均勻設(shè)有多個(gè)加勁連接鋼板(9)，加勁連接鋼板(9)的頂邊與連接錨固法蘭(6)連接，而加勁連接鋼板(9)的兩側(cè)邊分別與第一錨固鋼板(7)和第二錨固鋼板(21)連接；所述連接錨固法蘭(6)均勻設(shè)有多個(gè)預(yù)應(yīng)力孔道(17)，并設(shè)有預(yù)應(yīng)力施加構(gòu)件(12)穿過預(yù)應(yīng)力孔道(17)而進(jìn)入下部混凝土塔段(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土塔段與鋼塔段連接裝置，其特征是，所述加勁連接鋼板(9)的底端設(shè)有向上凹進(jìn)的凹槽(22)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土塔段與鋼塔段連接裝置，其特征是，第一錨固鋼板(7)與第二錨固鋼板(21)相對(duì)的板面上分別均勻安裝鋼錨栓(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土塔段與鋼塔段連接裝置，其特征是，所述加勁連接鋼板(9)的板面上均勻安裝鋼錨栓(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土塔段與鋼塔段連接裝置，其特征是，所述加勁連接鋼板(9)的板面上均勻設(shè)有穿筋孔(19)，并在每個(gè)穿筋孔(19)內(nèi)設(shè)有穿孔鋼筋(20)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土塔段與鋼塔段連接裝置，其特征是，所述連接錨固法蘭(6)均勻設(shè)有多個(gè)灌漿孔(18)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土塔段與鋼塔段連接裝置，其特征是，所述連接錨固法蘭(6)的底面設(shè)有伸向下部混凝土塔段內(nèi)的錨固鋼筋(8)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述組合風(fēng)電塔架預(yù)應(yīng)力混凝土塔段與鋼塔段連接裝置，其特征是，所述下部混凝土塔段(3)內(nèi)設(shè)有繞下部混凝土塔段側(cè)壁的下部混凝土塔段環(huán)筋(15)、豎直的下部混凝土塔段縱筋(14)及水平的下部混凝土塔段拉筋(16)。
【文檔編號(hào)】E04H12/16GK203924863SQ201420315227
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】許斌, 李知 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)