CN106545472A - 全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔及其安装方法 - Google Patents

全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔及其安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔及其安装方法，它包括钢结构塔筒、过渡段、格构式塔架和基础部，所述钢结构塔筒固定于过渡段内，所述过渡段位于格构式塔架顶部，所述格构式塔架安装在基础部上，格构式塔架包括塔柱、预应力双钢绞线、斜杆、横杆、横膈，所述预应力双钢绞线从塔柱底部贯穿至顶部，底端锚固于基础部内，顶端张拉固定于塔柱顶部，所述斜杆交叉固定于塔柱上，所述横杆和横膈间隔固定于塔柱上，结构合理，受力可靠，全面施加预应力，疲劳寿命延长，用料少，安装方法施工方便。

Description

全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔及其安装方法
技术领域
本发明属于风力发电塔技术领域，具体涉及一种全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔及其安装方法。
背景技术
随着我国风力发电项目的增多，一些风力资源较好的风场已经逐步被开发完毕，为了更好的利用较高处的风力资源，风力发电塔逐渐向高塔方向发展。理论研究证明，当风力发电塔高度超过100米以上时，格构式塔架与塔筒组合形式的结构优势凸显，这种结构形式可以大幅节约材料、解决运输费用昂贵等问题，进而节约工程造价。然而，由于风力发电塔结构存在疲劳问题，对于焊接结构，疲劳允许应力幅较低，材料的利用率低。
发明内容
为了克服现有技术领域存在的上述技术问题，提高材料的利用率，本发明的目的在于，提供一种全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔及其安装方法，延长疲劳寿命，施工方便。
本发明提供的全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔，它包括钢结构塔筒、过渡段、格构式塔架和基础部，所述钢结构塔筒固定于过渡段内，所述过渡段位于格构式塔架顶部，所述格构式塔架安装在基础部上，格构式塔架包括塔柱、预应力双钢绞线、斜杆、横杆、横膈，所述预应力双钢绞线从塔柱底部贯穿至顶部，底端锚固于基础部内，顶端张拉固定于塔柱顶部，所述斜杆交叉固定于塔柱上，所述横杆和横膈间隔固定于塔柱上。
所述横膈采用两根钢绞线十字交叉型布置。
所述过渡段为混凝土过渡段，所述塔柱上端焊接有栓钉，所述混凝土过渡段设有水平双向钢绞线和预应力锚栓，混凝土过渡段中间设有人孔，所述塔柱的柱脚法兰，通过预应力锚栓连接于基础之上。
所述过渡段为钢结构过渡段，所述塔柱的柱脚法兰，通过预应力锚栓连接于基础之上。
全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔的安装方法，具体步骤如下：一、安装基础部:在基础部柱脚底部预埋拉索锚固段及预应力锚栓；二、安装格构式塔架：（1）安装底层塔柱：安装底层塔柱于基础部，安装该层塔柱段横、斜杆以及横膈，对横膈进行张拉施加预应力；（2）安装第二层塔柱于底层塔柱，安装该层塔柱段横、斜杆以及横膈；（3）重复步骤（2）的操作，直至各层塔柱安装完毕；三、安装过渡段及钢结构塔筒，张拉塔柱内预应力双钢绞线。
本发明提供的全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔及其安装方法，其有益效果在于，全面施加预应力，疲劳寿命延长，结构合理，受力可靠，用料少，施工方便；横膈采用两根钢绞线十字交叉型布置，通过对钢绞线张拉来实现斜杆和横杆受压，从而控制工作荷载下斜杆和横杆不出现拉应力；塔柱上端焊接有栓钉，加强塔柱与混凝土过渡段之间的连接；混凝土过渡段中间设有人孔，方便工作人员上下；塔筒及过渡段控制在不超限的运输范围之内。
附图说明
图1是本发明一个实施例的整体结构示意图；
图2是混凝土过渡段连接结构示意图；
图3是图2的俯视结构示意图；
图4是横膈结构示意图；
图5是本发明一个实施例的结构示意图；
图6是本发明一个实施例的整体结构示意图；
图7是钢结构过渡段连接结构示意图；
图8是基础部结构示意图；
图9是塔柱节点结构示意图；
图10是本发明一个实施例的结构示意图。
图中标注：
1.塔柱；2.预应力双钢绞线；3.斜杆；4.横杆；5.横膈；6.混凝土过渡段；7.钢结构塔筒；8.预应力锚栓；9.基础部；10.栓钉；11.水平双向钢绞线；12.人孔；13.桩；14.拉索锚固段；15.柱脚法兰；16.钢结构过渡段；17.预应力锚栓I。
具体实施方式
下面参照附图，结合实施例，对本发明提供的全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔及其安装方法进行详细的说明。
实施例一
参照图1-图4，本实施例的全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔，采用混凝土过渡段，风塔包括钢结构塔筒7、混凝土过渡段6、格构式塔架和基础部9，所述钢结构塔筒固定于混凝土过渡段6内，所述混凝土过渡段6位于格构式塔架顶部，所述格构式塔架安装在基础部9上，格构式塔架包括塔柱1、预应力双钢绞线2、斜杆3、横杆4、横膈5，所述预应力双钢绞线2从塔柱1底部贯穿至顶部，底端锚固于基础部9内，顶端张拉固定于塔柱顶部，所述斜杆交叉固定于塔柱上，所述横杆和横膈间隔固定于塔柱上。
所述塔柱上端焊接有栓钉10，所述横膈采用两根钢绞线十字交叉型布置，所述混凝土过渡段设有水平双向钢绞线11和预应力锚栓8，混凝土过渡段6中间设有人孔12。
全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔的安装方法，具体步骤如下：一、安装基础部:在基础部柱脚底部预埋拉索锚固段，目的是对预应力双钢绞线底端进行锚固；二、安装格构式塔架：（1）安装底层塔柱：将塔柱采用法兰、螺栓连接底层塔柱于基础部，安装该层塔柱段横、斜杆以及横膈，对横膈进行张拉施加预应力；（2）将预应力双钢绞线穿过第二层塔柱，采用法兰、螺栓连接第二层塔柱于底层塔柱，安装该层塔柱段横、斜杆以及横膈，对横膈进行张拉施加预应力；（3）重复步骤（2）的操作，直至各层塔柱安装完毕；三、混凝土过渡段安装：预应力双钢绞线穿过顶层塔柱，预埋预应力锚栓，绑扎钢筋、支模，浇注混凝土，待混凝土养护完毕，对预应力双钢绞线进行张拉预紧并锚固于混凝土过渡段内，张拉水平双向钢绞线，对混凝土过渡段施加横向预拉力；四、安装钢结构塔筒，并对预应力锚栓进行张拉；五、张拉塔柱内预应力钢绞线。
实施例二
参照图5，作为海上风机基础中的导管架，按照实施例一步骤一至步骤三施工完成后，在塔脚处打桩13。
实施例三
参照图4、图6-图9，本实施例的全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔，采用钢结构过渡段，它包括钢结构塔筒7、钢结构过渡段16、格构式塔架和基础部9，所述钢结构塔筒7连接在钢结构过渡段16顶部，所述钢结构过渡段16位于格构式塔架顶部，所述格构式塔架安装在基础部9上，格构式塔架包括塔柱1、预应力双钢绞线2、斜杆3、横杆4、横膈5，所述预应力双钢绞线2从塔柱1底部贯穿至顶部，底端锚固于基础部9的拉索锚固段14内，顶端张拉固定于塔柱1顶部，所述斜杆3交叉固定于塔柱1上，所述横杆4和横膈5间隔固定于塔柱1上。所述横膈5采用两根钢绞线十字交叉型布置；所述塔柱1的柱脚法兰15，通过预应力锚栓I17连接于基础部9之上。
全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔的安装方法，具体步骤如下：一、安装基础部:在基础部柱脚底部预埋拉索锚固段14；二、安装格构式塔架：⑴安装底层塔柱：采用法兰、预应力锚栓I17连接底层塔柱于基础部，安装该层塔柱段横、斜杆以及横膈，对横膈进行张拉施加预应力；⑵安装第二层塔柱，采用法兰、螺栓连接第二层塔柱于底层塔柱，安装该层塔柱段横、斜杆以及横膈；⑶重复步骤⑵的操作，直至各层塔柱安装完毕；三、钢结构过渡段安装：待顶部塔架安装完毕后，安装钢结构过渡段及顶部塔筒；四、安装塔柱内双钢绞线，锚固完毕后，在塔架顶部对双钢绞线进行张拉。
实施例四
参照图5、图10，作为海上风机基础中的导管架，按照实施例一步骤一至步骤三施工完成后，在塔脚处打桩13。

Claims (7)

1.一种全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔，其特征在于：它包括钢结构塔筒、过渡段、格构式塔架和基础部，所述钢结构塔筒固定于过渡段内，所述过渡段位于格构式塔架顶部，所述格构式塔架安装在基础部上，格构式塔架包括塔柱、预应力双钢绞线、斜杆、横杆、横膈，所述预应力双钢绞线从塔柱底部贯穿至顶部，底端锚固于基础部内，顶端张拉固定于塔柱顶部，所述斜杆交叉固定于塔柱上，所述横杆和横膈间隔固定于塔柱上。
2.根据权利要求1所述的全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔，其特征在于：所述横膈采用两根钢绞线十字交叉型布置。
3.根据权利要求1所述的全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔，其特征在于：所述过渡段为混凝土过渡段。
4.根据权利要求3所述的全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔，其特征在于：所述塔柱上端焊接有栓钉。
5.根据权利要求3所述的全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔，其特征在于：所述混凝土过渡段设有水平双向钢绞线和预应力锚栓，混凝土过渡段中间设有人孔。
6.根据权利要求1所述的全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔，其特征在于：所述过渡段为钢结构过渡段，所述塔柱的柱脚法兰，通过预应力锚栓连接于基础之上。
7.一种如权利要求1所述的全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔的安装方法，其特征在于：具体步骤如下：一、安装基础部: 在基础部柱脚底部预埋拉索锚固段及预应力锚栓；二、安装格构式塔架：（1）安装底层塔柱：安装底层塔柱于基础部，安装该层塔柱段横、斜杆以及横膈，对横膈进行张拉施加预应力；（2）安装第二层塔柱于底层塔柱，安装该层塔柱段横、斜杆以及横膈；（3）重复步骤（2）的操作，直至各层塔柱安装完毕；三、安装过渡段及钢结构塔筒，张拉塔柱内预应力双钢绞线。
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