CN102767303B - 一种预制混凝土塔架及其构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预制混凝土塔架及其构建方法，涉及风力发电技术领域，解决了现有混凝土塔架施工难度大，对接精度控制困难以及吊装成本高的问题。所述塔架包括：塔架基础和塔架本体，所述塔架基础的顶端与所述塔架本体连接，所述塔架本体由多个吊装段沿高度方向依次连接组成，所述吊装段由多个预制构件沿高度方向依次连接组成且所述吊装段的筒壁上设有贯通的第一预应力钢筋孔；所述塔架基础的顶端沿径向向里设有第一凸台，所述塔架本体中的最上面的所述吊装段的顶端沿径向向里设有第二凸台，在所述第一凸台和所述第二凸台上设有贯通的第二预应力钢筋孔，所述第二预应力钢筋孔中穿设有第二预应力钢筋。本发明用来构建风机塔架。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种预制混凝土塔架及其构建方法。
背景技术
随着风力发电机组的功率越来越大型化，叶轮直径越来越大，相应地塔架高度也越来越高，塔架的截面尺寸也越来越大。由此造成钢塔筒的成本大幅上升，而且运输困难。因此，用于大型风力发电机组的混凝土塔架应运而生。
混凝土塔架由若干预制构件拼装而成，塔架总体拼装完成后进行预应力张拉，使各构件形成一个整体。
其中，现有技术的一种张拉方案是将预制构件依次吊装形成混凝土塔架本体，然后将预应力钢筋通体等数量穿设在塔架本体内，最后，使用拉锚装置对预应力钢筋进行张拉锚固从而使各预制构件形成一个整体。
但上述预制混凝土塔架的构建方法具有以下缺点:
由于预制构件需要现场拼装，每一节预制构件在吊装时，都需在高空进行调平、对接、抹浆、密封等工作，由此增加了施工量、施工难度和安全隐患；而且每节预制构件在高空进行调平时，其精度控制较为困难；另外由于混凝土塔架的高度和自重都比较大，所以在安装每节预制构件时都需使用大型起重设备进行长时间的安装作业，从而造成吊装费用的上升。
发明内容
本发明提供一种预制混凝土塔架及其构建方法，用来解决采用现有技术构建混凝土塔架时所存在的施工难度大、对接精度控制困难以及吊装成本高的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种预制混凝土塔架，包括塔架基础和塔架本体，所述塔架基础的顶端与所述的塔架本体连接，所述塔架本体由多个吊装段沿高度方向依次连接组成，所述吊装段由多个预制构件沿高度方向依次连接组成且所述吊装段的筒壁上设有贯通的第一预应力钢筋孔，所述第一预应力钢筋孔中穿设有第一预应力钢筋；所述塔架基础的顶端沿径向向里设有第一凸台，所述塔架本体中的最上面的所述吊装段的顶端沿径向向里设有第二凸台，且在所述第一凸台和所述第二凸台上设有贯通的第二预应力钢筋孔，所述第二预应力钢筋孔中穿设有第二预应力钢筋。
其次，各所述预制构件的顶端设有非贯通的定位孔，底端设有定位螺栓，且相邻所述预制构件的对接面上的所述定位孔与所述定位螺栓的位置与数量相对应。
进一步地，各所述预制构件的底端设有预埋套筒，所述定位螺栓安装在所述预埋套筒内。
优选地，所述第一预应力钢筋的两端均锚固在所述吊装段的内部。
优选地，各所述预制构件由两个半环形塔片拼接组成，所述两个塔片的对接侧上均设有U形钢筋，所述两个塔片对接后，所述两个塔片上的所述U形钢筋相互交错咬合。
进一步地，在所述对接侧的一个所述塔片上设有内盖板，另一个所述塔片上设有外盖板，所述内盖板和所述外盖板将所述U形钢筋封住。
其次，所述预制构件的筒壁等厚度或变厚度；所述预制构件的截面为等截面或变截面。
再次，所述第二凸台上还设有连接螺栓孔。
本发明实施例还提供了一种构建上述混凝土塔架的方法，包括：
将多个预制构件沿高度方向依次堆叠；
将所述第一预应力钢筋插入各所述预制构件的所述第一预应力钢筋孔中，并进行张拉锚固形成所述吊装段；
将多个所述吊装段沿高度方向依次堆叠；
将所述第二预应力钢筋插入所述第一凸台和所述第二凸台的所述第二预应力钢筋孔中，并进行张拉锚固形成所述混凝土塔架。
本发明实施例提供的预制混凝土塔架及其构建方法中，在构建时，施工人员可以在地面上先对每个吊装段内的第一预应力钢筋进行张拉，进而使每个吊装段形成一个整体，然后用起重机将每个吊装段沿高度方向依次进行吊装。待吊装完毕后将所述第二预应力钢筋穿过第二预应力钢筋孔，对整个塔架进行体外张拉，使整个塔架形成稳固的整体。由于吊装段的高度相对塔架本体的高度较低，这样可以在地面上使用较小的起重机堆叠所述预制构件，在堆叠所述吊装段时再使用大型起重机，减少了大型起重机吊装的次数，同时也减少了高空调平、对接、抹浆、密封的施工量，提高了对接精度，降低了成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的预制混凝土塔架的结构示意图；
图2为图1所示预制构件的结构示意图；
图3为图1所示吊装段的结构示意图；
图4为图1所示第二预应力钢筋的顶端锚固示意图；
图5为图1所示第二预应力钢筋的底端锚固示意图；
图6为图1所示吊装段中第一预应力钢筋的顶端锚固示意图；
图7为图1所示吊装段中第一预应力钢筋的底端锚固示意图；
图8为本发明实施例提供的塔片的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的塔片的对接示意图；
图10为本发明实施例提供的塔架的顶段结构示意图；
图11为本发明实施例提供的混凝土塔架的构建方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例提供的预制混凝土塔架进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明实施例提供的预制混凝土塔架的一个具体实施例，所述塔架包括：塔架基础22和塔架本体20，所述塔架基础22的顶端与塔架本体20相连接，其中，所述塔架本体20由多个吊装段30沿高度方向依次连接组成，所述吊装段30由多个预制构件1沿高度方向依次连接组成且所述吊装段30的筒壁上设有贯通的第一预应力钢筋孔15，所述第一预应力钢筋孔15中穿设有第一预应力钢筋13。
所述塔架基础22的顶端沿径向向里设有第一凸台11，所述塔架本体20中的最上面的所述吊装段30的顶端沿径向向里设有第二凸台21，且在所述第一凸台11和所述第二凸台21上设有贯通的第二预应力钢筋孔12，所述第二预应力钢筋孔12中穿设有第二预应力钢筋14。
本发明实施例提供的预制混凝土塔架，在构建时，施工人员可以在地面上先对每个吊装段30内的第一预应力钢筋13进行张拉，进而使每个吊装段30形成一个整体，然后用起重机将每个吊装段30沿高度方向依次进行吊装。待吊装完毕后将所述第二预应力钢筋14穿过第二预应力钢筋孔12，对整个塔架进行体外张拉，使整个塔架形成稳固的整体。由于吊装段30的高度相对塔架本体20的高度较低，这样可以在地面上使用较小的起重机堆叠所述预制构件1，在堆叠所述吊装段30时再使用大型起重机，减少了大型起重机吊装的次数，同时也减少了高空调平、对接、抹浆、密封的施工量，提高了对接精度，降低了成本。
对于上述实施例需要说明的是，如图4和图5所示，第二预应力钢筋14的上端通过锚板10固定在所述第二凸台21上；将第二预应力钢筋14的下端通过锚板10锚固在塔架基础22内，可以使塔架本体20和塔架基础22稳固地连接在一起。
进一步地，如图2所示，各所述预制构件1的顶端设有非贯通的定位孔2、底端设有定位螺栓7且相邻所述预制构件的对接面上的所述定位孔2与所述定位螺栓7的位置与数量相对应。对接时将上面预制构件的定位螺栓7插入下面预制构件的定位孔2中以便于准确定位，提高对接精度。
优选地，如图2所示，各所述预制构件1的底端设有预埋套筒6，所述预埋套筒6内设有所述定位螺栓7。这样所述预制构件1在预制时可以在筒壁内部预埋套筒6，现场吊装时将定位螺栓7拧入所述预埋套筒6中，方便运输和施工。
进一步地，如图3、图6和图7所示，所述第一预应力钢筋13的两端均锚固在所述吊装段30的内部，不超过所述吊装段30的顶端端面和底端端面。这是因为如果第一预应力钢筋13伸出所述吊装段30的端面，则当堆叠吊装段30时，可能使吊装段30与其下端相邻的吊装段30连接时发生干涉，进而导致相邻的吊装段30无法正常连接，因此将第一预应力钢筋13的两端固定在吊装段30两端的内部，可以避免相邻的吊装段30发生连接干涉。
优选地，如图8和图9所示，各所述预制构件可以由两片半环形塔片33拼接组成，两个所述塔片33的对接侧上均设有数层U形钢筋35，所述塔片33对接后，两个所述塔片33上的所述U形钢筋35相互交错咬合后形成交叉孔34，我们可以在交叉孔34中穿设钢筋形成承力钢筋结构。本发明并不局限于此，在其它实施例中各所述预制构件1也可以由两片以上的塔片拼接组成。而且所述塔片相互对接后在相邻两个所述塔片的对接侧形成有竖缝，优选地，相邻所述预制构件的竖缝交错布置以分散应力集中，不影响塔架的强度。
进一步地，再次参看图8和图9所示，在所述对接侧的一个所述塔片33上设有内盖板32，另一个所述塔片33上设有外盖板31，所述内盖板32和所述外盖板31将所述U形钢筋35封住形成一个封闭区域，对接后可以在所述封闭区域灌浆完成塔片33间的密封。
其次，所述预制构件的筒壁可以等厚度或变厚度；所述预制构件的截面可以为等截面或变截面。在本实施例中，由于风力发电机组塔架的高度一般要达到50米-200米，所以为了使塔架更稳定，通常塔架的设计是从塔架底端到塔架顶端截面逐渐减小，而且风机的截面通常相对较小，因此为了安装风机，塔架顶端的截面也要相应减小。这时我们可以采取的方案是为塔架设计一个独立的变截面的顶段40，用来安装风机，如图10所示，而塔架下面的部分可以设计成等截面的或变截面的。而为了在顶段40上安装预应力钢筋14的张拉锚固端，通常也将顶段40设计成变厚度、变截面的。在吊装时可以将顶段40和1-2个预制构件1在地面上首先进行对接、张拉形成一个相对较小的吊装段，然后用大型起重机吊装到塔架的顶端。这时在顶段40的筒壁中也要设计第一预应力钢筋孔15。
进一步地，如图10所示，所述第二凸台21上还可以设有连接螺栓孔23。混凝土塔架的顶端还可以连接钢塔筒或风力发电机组的其它结构，在第二凸台21上设计连接螺栓孔23以便于和钢塔筒或发电机等结构的连接。
如图11所示，本发明实施例还提供了一种用来构建上述混凝土塔架的方法，包括：
901:将多个预制构件沿高度方向依次堆叠；
902:将所述第一预应力钢筋插入各所述预制构件的所述第一预应力钢筋孔中，并进行张拉锚固形成所述吊装段；
903:将多个所述吊装段沿高度方向依次堆叠；
904:将所述第二预应力钢筋插入所述第一凸台和所述第二凸台的所述第二预应力钢筋孔中，并进行张拉锚固形成所述混凝土塔架。
本发明实施例提供的构建混凝土塔架的方法，用来构建上述塔架，在构建时，施工人员可以在地面上将多个预制构件沿高度方向依次堆叠，然后对所述第一预应力钢筋进行体内张拉形成所述吊装段，然后用起重机将每个所述吊装段沿高度方向依次进行吊装。待吊装完毕后将所述第二预应力钢筋穿过第二预应力钢筋孔，对整个塔架进行体外张拉，使整个塔架形成稳固的整体。由于所述吊装段的高度相对塔架本体的高度较低，这样可以在地面上使用较小的起重机堆叠所述预制构件，在堆叠吊装段时再使用大型起重机，减少了大型起重机吊装的次数，同时也减少了高空调平、对接、抹浆、密封的施工量，提高了对接精度，降低了成本。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种预制混凝土塔架，包括塔架基础和塔架本体，所述塔架基础的顶端与所述塔架本体连接，其特征在于，
所述塔架本体由多个吊装段沿高度方向依次连接组成，所述吊装段由多个预制构件沿高度方向依次连接组成且所述吊装段的筒壁上设有贯通的第一预应力钢筋孔，所述第一预应力钢筋孔中穿设有第一预应力钢筋；
所述塔架基础的顶端沿径向向里设有第一凸台，所述塔架本体中的最上面的所述吊装段的顶端沿径向向里设有第二凸台，且在所述第一凸台和所述第二凸台上设有贯通的第二预应力钢筋孔，所述第二预应力钢筋孔中穿设有第二预应力钢筋。
2.根据权利要求1所述的预制混凝土塔架，其特征在于，各所述预制构件的顶端设有非贯通的定位孔、底端设有定位螺栓，且相邻所述预制构件的对接面上的所述定位孔与所述定位螺栓的位置与数量相对应。
3.根据权利要求2所述的预制混凝土塔架，其特征在于，各所述预制构件的底端设有预埋套筒，所述定位螺栓安装在所述预埋套筒内。
4.根据权利要求1-3任一项所述的预制混凝土塔架，其特征在于，所述第一预应力钢筋的两端均锚固在所述吊装段的内部。
5.根据权利要求1-3任一项所述的预制混凝土塔架，其特征在于，所述预制构件由两个半环形塔片拼接组成，所述两个塔片的对接侧上均设有U形钢筋，所述两个塔片对接后，所述两个塔片上的所述U形钢筋相互交错咬合。
6.根据权利要求5所述的预制混凝土塔架，其特征在于，在所述对接侧的一个所述塔片上设有内盖板，另一个所述塔片上设有外盖板，所述内盖板和所述外盖板将所述U形钢筋封住。
7.根据权利要求1所述的预制混凝土塔架，其特征在于，所述预制构件的筒壁等厚度或变厚度；所述预制构件的截面为等截面或变截面。
8.根据权利要求1所述的预制混凝土塔架，其特征在于，所述第二凸台上还设有连接螺栓孔。
9.一种构建权利要求1-8任一项所述的混凝土塔架的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
将多个预制构件沿高度方向依次堆叠；
将所述第一预应力钢筋插入各所述预制构件的所述第一预应力钢筋孔中，并进行张拉锚固形成所述吊装段；
将多个所述吊装段沿高度方向依次堆叠；
将所述第二预应力钢筋插入所述第一凸台和所述第二凸台的所述第二预应力钢筋孔中，并进行张拉锚固形成所述混凝土塔架。
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