CN103195668B - 一种新型的风力发电预制混凝土塔架构件接缝结构及方法 - Google Patents

一种新型的风力发电预制混凝土塔架构件接缝结构及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种新型的风力发电预制混凝土塔架构件接缝结构及方法，其特征是：它至少包括：风力发电预制钢筋混凝土塔架构件之间的纵缝(1)和横缝(2)以及锚固钢板(3)、高强螺栓(4)、套筒(5)、固定螺栓(6)、固定螺母(7)和防水胶(8)；预制钢筋混凝土塔架构件水平方向各有向纵缝(1)延伸的锚固钢板(3)，锚固钢板(3)与高强螺栓(4)的一端连接为一体；高强螺栓(4)另一端通过螺纹与套筒(5)连接，两侧套筒(5)通过固定螺栓(6)和螺母(7)固定连接；上下预制钢筋混凝土塔架构件各有向横缝(2)方向的定位键槽(9)和定位键(10)，定位键槽(9)和定位键(10)通过环氧树脂(11)胶接。该结构能加快预制构件的拼装进度，节省时间，施工方法简单，施工方便。

Description

一种新型的风力发电预制混凝土塔架构件接缝结构及方法
技术领域
本发明属于风力发电塔架领域，是一种新型的风力发电预制混凝土塔架构件接缝结构。
背景技术
全球能源紧张和环境气候问题的严峻，促使各国日益重视对风能、太阳能、生物能等可再生能源的开发和利用。风力发电研究起步早、技术成熟，已成为可再生能源利用的重用途径，尤其在最近几年，风电装机容量取得快速增长。我国风能蕴含丰富，其中陆地高度10 m处2.53亿千瓦，50 m处可增加一倍；近海高度10 m处7.5亿千瓦，50 m处约15亿千瓦。截至2010年，我国风力发电达4473万千瓦，已成为继水电后最重要的可再生能源。
内陆地区的风速通常比沿海地区低很多，为了给中低风速地区的风电场提供更多的发电量，风机供应商有两种主要选择：他们既可以选择安装具有更大风轮的风机，也可以把没有改造过的机组安装在更高的风塔上。高塔的选择只需增加适度的投资，便可以大幅度的提高功率输出。例如，在非沿海地区，轮毂高度每增加1m，增产幅度约为1%。更高的风塔还能提供其他优势，如降低湍流影响、减少疲劳载荷、增加整机寿命、解决运输限制、减少材料成本变动等。
由于钢塔架材料特性的局限和造价决定了高混凝土塔架的必然，现浇混凝土塔架施工期较长，难以满足风场快速施工要求，预制混凝土塔架应运而生。由于交通运输对塔架结构尺寸的限制，塔架由多个预制构件拼接而成；因此，构件之间的接缝成了控制塔架安全运行的关键部位。
接缝是预制阶段施工结构的一个特殊构造，是装配式钢筋混凝土结构的最薄弱环节。预制拼接结构的受力性能和工作情况(抗震性能、整体性和稳定性)与拼接接缝处的强度以及连接的可靠度，主要取决于接缝连接的好坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种能加快预制构件的拼装进度，节省时间，施工方法简单，施工方便的一种新型的风力发电预制混凝土塔架构件接缝结构。
本发明的目的是这样实现的，一种新型的风力发电预制混凝土塔架构件接缝结构，其特征是：它至少包括：风力发电预制钢筋混凝土塔架构件之间的纵缝和横缝以及锚固钢板、高强螺栓、套筒、固定螺栓、固定螺母和防水胶；预制钢筋混凝土塔架构件水平方向各有向纵缝延伸的锚固钢板，锚固钢板与高强螺栓的一端连接为一体；高强螺栓另一端通过螺纹与套筒连接，两侧套筒通过固定螺栓和螺母固定连接；上下预制钢筋混凝土塔架构件各有向横缝方向的定位键槽和定位键，定位键槽和定位键通过环氧树脂胶接。
所述的纵缝和横缝处有涂抹的防水胶。
所述的预制钢筋混凝土塔架构件为上边弧长小，下边弧长长，三片预制钢筋混凝土塔架构件合围成上边直径小，下边直径大的筒状体。
所述的横缝上端的预制钢筋混凝土塔架构件下端的圆口端与横缝下端的预制钢筋混凝土塔架构件上端的圆口端直径相同。
所述的锚固钢板的长＝40cm，宽＝10cm，厚度＝4.5mm。
所述的高强螺栓采用M24。
所述的定位键槽底部长30cm，宽20cm，开槽长35cm，宽25cm，槽深4cm；定位键顶部部长29.5cm，宽19.5cm，底部长35cm，宽25cm，键高3.8cm。在定位键槽上涂抹1～3mm厚的环氧树脂，筒壁厚度为30cm～50cm。
一种新型的风力发电预制混凝土塔架构件接缝结构方法，包括：
横缝接缝的步骤为：
（1）在预制构件中预埋锚固钢板，与高强螺栓焊接固定；
（2）构件对接前，在外露的高强螺栓上加套筒，并把套筒拧入高强螺栓，以不影响构件拼接为标准；
（3）构件对接时，把两边的套筒同时外拧，利用固定螺栓固定；
（4）利用专业设备旋钮套筒，牵拉两边高强螺栓，实现预制构件的收紧。
本发明的有益效果是，通过预埋锚固钢板与高强螺栓连接，通过套筒连接高强螺栓，两边套筒连接固定成整体，最后通过旋转套筒来实现预制构件的收紧。纵缝面不再设置键槽或U型钢筋等设备，减少了模板的设计难度，加快了预制构件的拼装进度，节省了时间，施工方法简单，施工方便，施工期不再利用焊接等设备。设置简单的三个定位键，可以保证横缝的准确对接，还可通过加垫环氧树脂垫片来调整横缝的水平度，在接触面涂抹环氧树脂可以满足强度要求，又可节省工期。环氧接缝是在节段间涂抹一层很薄的环氧树脂，厚度通常为l～3mm，使上下两个圆环段构件粘结在一起。环氧树脂是一种粘结剂，连接时构件双方的接合面必须做成密贴的。
附图说明
下面结合实施例附图对本发明做进一步说明：
图1是纵缝和横缝示意图；
图2是纵缝连接形式示意图；
图3是横缝定位键平面图；
图4是横缝定位键剖面图。
图中：1.纵缝；2.横缝；3.锚固钢板；4.高强螺栓；5.套筒；6. 固定螺栓；7. 固定螺母；8.防水胶； 9.定位键槽；10.定位键；11. 环氧树脂；12.筒壁。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4所示，一种新型的风力发电预制混凝土塔架构件接缝结构，它至少包括：风力发电预制钢筋混凝土塔架构件之间的纵缝1和横缝2以及锚固钢板3、高强螺栓4、套筒5、固定螺栓6、固定螺母7和防水胶8；预制钢筋混凝土塔架构件水平方向各有向纵缝1延伸的锚固钢板3，锚固钢板3与高强螺栓4的一端连接为一体；高强螺栓4另一端通过螺纹与套筒5连接，两侧套筒5通过固定螺栓6和螺母7固定连接；上下预制钢筋混凝土塔架构件各有向横缝2方向的定位键槽9和定位键10，定位键槽9和定位键10通过环氧树脂11胶接。
纵缝1和横缝2处有涂抹的防水胶8。
所述的预制钢筋混凝土塔架构件为上边弧长小，下边弧长长，三片预制钢筋混凝土塔架构件合围成上边直径小，下边直径大的筒状体。
所述的横缝2上端的预制钢筋混凝土塔架构件下端的圆口端与横缝2下端的预制钢筋混凝土塔架构件上端的圆口端直径相同。
如图2所示，本实施例纵缝的连接结构包括锚固钢板3、高强螺栓4、套筒5、锚固螺栓6、锚固螺孔7和防水胶8。锚固钢板3，长40cm，宽10cm，厚度为4.5mm；高强螺栓4采用M24等级，锚固钢板3和高强螺栓4的一端预埋在混凝土中，两者焊接在一起。套筒5与高强螺栓4连接，当构件对接过程中，把两侧的套筒通过固定螺栓6（M22）和螺母7连接在一起，最后通过旋转套筒5，来拉紧构件。
如图3和图4所示，本实施例横缝定位结构包括定位键槽9和定位键槽10，定位键槽底部长30cm，宽20cm，开槽长35cm，宽25cm，槽深4cm；定位键顶部部长29.5cm，宽19.5cm，底部长35cm，宽25cm，键高3.8cm。在定位键槽上涂抹1～3mm厚的环氧树脂11，筒壁12厚度为30cm～50cm。
一种新型的风力发电预制混凝土塔架构件接缝结构方法，包括：
横缝接缝的步骤为：
（1）在预制构件中预埋锚固钢板3，与高强螺栓4焊接固定；
（2）构件对接前，在外露的高强螺栓4上加套筒5，并把套筒拧入高强螺栓4，以不影响构件拼接为标准；
（3）构件对接时，把两边的套筒5同时外拧，利用固定螺栓6固定；
（4）利用专业设备旋钮套筒5，牵拉两边高强螺栓4，实现预制构件的收紧。
针对纵缝：设计一种可使得瓦片构件能够紧密连接，并可提供足够的拉力。包括：锚固钢板，高强螺栓，高强套筒，固定螺栓，固定螺母和防水胶；锚固钢板埋设在混凝土构件中，伸入混凝土构件内部的高强螺栓与锚固钢板焊接，外露部分高强螺栓外部设有套筒，当两个构件纵缝对接完毕后，利用固定螺栓把两侧套筒固定连接成整体，最后通过旋转套筒牵拉两侧的螺栓，达到拉紧预制构件的目的。
针对横缝：设计一种可以准确定位的结构形式，利用环氧树脂来满足施工期的结构稳定。包括：定位键槽，定位键，环氧树脂，环氧树脂垫片；在下部塔节横缝接触面设置定位键槽，在上部塔节横缝接触面设置定位键，定位键高度稍小与定位键槽深度，键槽内部及整个横缝接触涂抹环氧树脂，靠自重保证上、下部塔节的压紧，由环氧树脂保证上、下部塔节的有效连接。

Claims (7)

1.一种新型的风力发电预制混凝土塔架构件接缝方法，包括：横缝接缝的步骤为：
（1）在预制构件中预埋锚固钢板，与高强螺栓焊接固定；
（2）构件对接前，在外露的高强螺栓上加套筒，并把套筒拧入高强螺栓，以不影响构件拼接为标准；
（3）构件对接时，把两边的套筒同时外拧，利用固定螺栓固定；
（4）利用专业设备旋钮套筒，牵拉两边高强螺栓，实现预制构件的收紧；
所述的风力发电预制混凝土塔架构件接缝方法的接缝结构，至少包括：风力发电预制钢筋混凝土塔架构件之间的纵缝(1)和横缝(2)以及锚固钢板(3)、高强螺栓(4)、套筒(5)、固定螺栓(6)、固定螺母(7)和防水胶(8)；预制钢筋混凝土塔架构件水平方向各有向纵缝(1)延伸的锚固钢板(3)，锚固钢板(3)与高强螺栓(4)的一端连接为一体；高强螺栓(4)另一端通过螺纹与套筒(5)连接，相邻预制钢筋混凝土塔架构件的两侧套筒(5)通过固定螺栓(6)和固定螺母(7)固定连接；上下预制钢筋混凝土塔架构件各有向横缝(2)方向的定位键槽(9)和定位键(10)，定位键槽(9)和定位键(10)通过环氧树脂(11)胶接。
2.根据权利要求1所述的一种新型的风力发电预制混凝土塔架构件接缝方法，其特征是：所述的纵缝(1)和横缝(2)处有涂抹的防水胶(8)。
3.根据权利要求1所述的一种新型的风力发电预制混凝土塔架构件接缝方法，其特征是：所述的预制钢筋混凝土塔架构件为上边弧长小，下边弧长长，三片预制钢筋混凝土塔架构件合围成上边直径小，下边直径大的筒状体。
4.根据权利要求1所述的一种新型的风力发电预制混凝土塔架构件接缝方法，其特征是：所述的横缝(2)上端的预制钢筋混凝土塔架构件下端的圆口端与横缝(2)下端的预制钢筋混凝土塔架构件上端的圆口端直径相同。
5.根据权利要求1所述的一种新型的风力发电预制混凝土塔架构件接缝方法，其特征是：所述的锚固钢板（3）的长＝40cm，宽＝10cm，厚度＝4.5mm。
6.根据权利要求1所述的一种新型的风力发电预制混凝土塔架构件接缝方法，其特征是：所述的高强螺栓（4）采用M24。
7.根据权利要求1所述的一种新型的风力发电预制混凝土塔架构件接缝方法，其特征是：所述的定位键槽（9）底部长30cm，宽20cm，开槽长35cm，宽25cm，槽深4cm；定位键顶部部长29.5cm，宽19.5cm，底部长35cm，宽25cm，键高3.8cm；在定位键槽上涂抹1～3mm厚的环氧树脂（11），筒壁（12）厚度为30cm～50cm。 
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