CN110259246B - 一种风塔用钢绞线体外拉索结构体系及其制作安装方法 - Google Patents

Abstract

一种风塔用钢绞线体外拉索结构体系，包括钢绞线拉索、隔离防磨装置、约束减震装置和基础转换支架组件，所述隔离防磨装置包括防磨套管、隔离套及热缩套，防磨套管套在拉索外部，隔离套设置在外圆钢绞线几个点上，通过热缩套固定；约束减震装置包括两半式夹板和铰接减振杆；安装状态下，基础转换支架组件预埋浇筑在塔筒基础混凝土中，钢绞线拉索上端通过上端锚具组件锁死在塔顶平台垫板处，钢绞线拉索索体末端穿入基础转换支架组件的支撑筒孔内通过张拉端锚具组件锚固；隔离防磨装置定位在塔顶转角结构处；约束减震装置安装在塔筒与钢绞线拉索的放样位置。该体系有利于塔顶狭小空间结构的安装施工，抗震效果好、确保拉索施工质量、延长其使用寿命。

Description

一种风塔用钢绞线体外拉索结构体系及其制作安装方法

技术领域

本发明涉及一种风塔用预应力索，尤其涉及一种风塔用钢绞线体外拉索结构体系及其制作安装方法。

背景技术

近年来随着风电产业的蓬勃发展，相关风电配套技术也得到了提升，风力发电用的风塔建设成为了提高发电率的关键技术，而目前超高型混凝土风塔中使用预应力技术得到了重视和运用。

目前预应力风塔结构分为体内式预应力混凝土塔筒和体外式预应力混凝土塔筒，风电塔筒的建造成本成为了投资公司关注的焦点，如何有效快速的建造塔筒，形成高效的施工质量，成为了控制成本的关节点；其中体外式预应力混凝土塔筒的优势在国外得到了青睐，主要体现在安装方便，造价低，方便维护这几个方面；但对于多段拼接式超高型混凝土塔筒结构而言，在塔筒顶端处会存在结构上的拐点，塔内设置的预应力拉索存在安装斜角，并可能与塔壁发生干涉，因此，如何在狭小空间施工、保证拉索与塔筒基础的预应力传递、抗震等方面是本领域技术人员必须解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种适合多段拼接式混凝土高塔筒的结构体系匹配的一种风塔用钢绞线体外拉索结构体系，该风塔用钢绞线体外拉索结构体系是一种采用挤压锚和夹片群锚组合式锚固方式的钢绞线拉索体系，有利于塔顶狭小空间结构的安装，拉索张拉端设计了一种索力转换装置，实现拉索与塔筒基础的预应力传递，有利于单根张拉的高效施工，实现预应力与塔筒的有效结合和预应力的转换，本发明同时提供了该风塔用钢绞线体外拉索结构体系的制作安装方法，使风塔建造现场施工方便，大大降低施工成本。

解决上述问题的技术方案是：一种风塔用钢绞线体外拉索结构体系，包括拉索、基础转换支架组件，其特征在于：该风塔用钢绞线体外拉索结构体系还包括隔离防磨装置；

所述隔离防磨装置由防磨套管、隔离套及热缩套组成，用耐磨且质软的橡胶材料制成的防磨套管套在拉索外部，隔离套设置在外圆钢绞线几个点上，通过热缩套固定；

所述钢绞线拉索为组合式锚固结构体系，其上端锚具组件是整体式锚头、张拉端锚具组件是单根散索式夹持锚固结构；

作为下锚点的锚固支撑架作用的基础转换支架组件由上、下支撑板，支撑套管、支撑筒、上锁紧螺母、支撑螺杆和下锁紧螺母组成，所述支撑螺杆采用全螺纹方式，作为张拉端锚具的安装受力支撑点的支撑套管设置在上、下支撑板之间；

安装状态下，基础转换支架组件预埋浇筑在塔筒基础混凝土中，钢绞线拉索上端通过上端锚具组件锁死在塔顶平台垫板处，钢绞线拉索索体末端穿入基础转换支架组件的支撑筒孔内通过张拉端锚具组件锚固；隔离防磨装置定位在塔顶转角结构处。

其进一步技术方案是：该风塔用钢绞线体外拉索结构体系还包括一个约束减震装置；所述约束减震装置包括用于对钢绞线进行规则成束成形约束的两半式夹板和铰接减振杆，两半式夹板通过螺钉组件连接构成正六边形结构，铰接减振杆一端与一块两半式夹板固定连接，铰接减振杆另一端通过铰接连接的方式与塔筒壁进行连接；安装状态下，约束减震装置安装在塔筒与钢绞线拉索的放样位置。

其更进一步技术方案是：所述铰接减振杆是内层为弹簧外层为减振橡胶的合成结构形式。

相关的另一技术方案是：一种风塔用钢绞线体外拉索结构体系的制作安装方法，它是本发明上述风塔用钢绞线体外拉索结构体系的制作安装方法，它包括以下步骤：

A、制作其上端锚具组件为整体挤压式锚头的成品钢绞线拉索：

A1、制作整体挤压式锚头：

根据设计索长对钢绞线索体裁制，将钢绞线索体与挤压锚头通过专用的挤压设备挤压握裹成形，制作好上端锚具组件后，对挤压锚头进行车螺纹；

A2、对钢绞线进行超张拉；

A3、安装隔离防磨装置：

张拉后将防磨套管、隔离套、热缩套按顺序穿入钢绞线上，其中隔离套和热缩套对应的穿入钢绞线最外圈的六个角点上，测量好安装定位点后将热缩套热缩将隔离套固定，实现对防磨套管的约束定位；

A4、精确索长、对钢绞线索体进行缠包固定成型，并用缠包带进行整体缠包，再成盘：

根据精确索长，裁断张拉端多余的钢绞线，采用工具对钢绞线从头到尾进行梳线一次，确保钢绞线每根平行不打绞，并采用粘性缠包带每隔1.5米对钢绞线索体进行缠包固定成型，并用缠包带进行整体缠包，制成一端为整体挤压式锚头的成品钢绞线拉索，再成盘；

B、安装施工：

B1、牵引提升安装钢绞线拉索：

B11、在塔顶上端安装好牵引设备及相应的提升工具，将一端为整体挤压式锚头的成品钢绞线拉索放置在放线盘上，通过牵引绳穿过塔端穿索孔放下，将牵引绳与上端锚具组件的挤压锚头连接固定好后进行牵引提升，提升过程控制好速度避免拉索碰撞塔筒壁；

B12、上端锚具组件的挤压锚头提升至塔顶露出穿索孔后，将螺母旋上锚头螺纹，并调整好位置锁死固定在锚垫板上；

B13、调整拉索位置，确认隔离防磨装置处于塔筒转角处；

B14、将张拉端锚具组件安装固定在基础转换支架组件上，并调整好锚具位置，对应钢绞线的方位，然后将钢绞线单根穿入对应的孔位；

B2、安装约束减震装置：

B21、对钢绞线进行单根预紧后，根据预定位置安装约束减震装置，进行定位初步固定钢绞线；

B22、采用等张法对钢绞线进行二次调索张拉到位，重新锁死约束减震装置，调整好铰接连接杆的角度，并固定；

B3、防腐处理及安装保护罩：

B31、张拉后裁断多余的钢绞线，对张拉端锚具密封筒内灌注防腐材料，对夹片外露端钢绞线进行喷涂防腐材料并安装保护罩；

B32、对钢绞线拉索下端的张拉端锚具组件进行防腐封锚处理。

由于采取上述结构，本发明之《一种风塔用钢绞线体外拉索结构体系及其制作安装方法》具有以下有益效果：

一、有利于塔顶狭小空间结构的安装施工、确保了拉索张拉的方便操作性和施工质量的提高：

本发明之风塔用钢绞线体外拉索结构体系是一种采用挤压锚和夹片群锚组合式锚固方式的钢绞线拉索体系，其中上端锚具组件1锚具结构尺寸短小紧凑，有利于上塔筒结构空间小的安装；而张拉端锚具组件6处的钢绞线张拉采用单根等张拉工法实施，采用轻量化的施工设备和精度高的索力控制系统，确保了拉索张拉的方便操作性和施工质量的提高；其次拉索的制造成本和施工成本得到了降低，可以实现不同孔位，不同等级的钢绞线的锚固，具有灵活的方案调整，可以提高施工效率、缩短施工周期的意义（参见图2、图6）

二、确保了拉索的施工质量和改善预应力拉索的使用寿命：

超高型混凝土塔筒结构，在塔筒顶端处会存在结构上的拐点，塔内设置的预应力拉索存在安装斜角，并可能与塔壁发生干涉，本发明之风塔用钢绞线体外拉索结构体系的隔离防磨装置组件是一种隔离型防磨损结构，能有效隔离拉索索体，避免在塔筒转角处发生钢绞线PE磨损的风险，确保了拉索的施工质量和改善预应力拉索的使用寿命。

三、防震效果好：

本发明之风塔用钢绞线体外拉索结构体系的约束减震装置采用铰接连接的方式与塔筒壁进行连接；其中铰接减振杆采用减振橡胶与弹簧合成结构设计，具有很好的减振吸能功能，可以有效的降低拉索的振动，从而改善拉索疲劳、延长其使用寿命；其二通过这种铰接方式，可以装置安装过程角度的调整自如，也方便装置跟随拉索在正常摆动幅度内实现角度调节。

四、本发明之风塔用钢绞线体外拉索结构体系的基础转换支架组件5采用空间结构设计，可以设置在塔筒内腔基础处任意的高度和方位，同时也可以根据索长误差进行螺杆调节，避免了因拉索长度误差导致的基准不准安装不上的风险；另外这种多零件装配式的结构，也可以实现更换和维护，空间支架的结构也使得张拉空间比较游刃有余，施工操作空间上更宽敞。

综上所述，本发明之《一种风塔用钢绞线体外拉索结构体系》不仅是解决了风电塔筒空间结构狭小的预应力安装空间需求，实现快速安装、可降低成本的风电专用型预应力体系。另外拉索采用了一种钢棒组件连接转换构件，实现塔筒与预应力的连接，确保了预应力传递到塔筒基础，稳定多段拼接塔筒抗风切折弯的受力；同时其特有的隔离型防磨损结构，能有效隔离体外索，避免在塔筒转角处发生钢绞线PE磨损的风险，确保了拉索的施工质量和改善预应力拉索的使用寿命；约束减震装置可以有效的降低拉索的振动，从而改善拉索疲劳、延长其使用寿命；确保了拉索的施工质量和延长预应力拉索的使用寿命。

下面结合附图和实施例对本发明之《一种风塔用钢绞线体外拉索结构体系及其制作安装方法》的技术特征作进一步说明。

附图说明

图1是本发明一种风塔用钢绞线体外拉索结构体系整体结构示意图；

图2是上端锚具组件结构示意图；

图3-1～图3-2是隔离防磨装置结构示意图；

图3-1：主视图，图3-2：图3-1的俯视图；

图4是约束减震装置结构示意图；

图5是基础转换支架组件结构示意图；

图6是张拉端锚具组件结构示意图；

图7是拉索安装施工之B1牵引提升安装拉索步骤后示意图；

图8是拉索安装施工之B12～B14安装步骤后状态示意图；

图9是拉索安装施工之安装步骤B2安装约束减震装置后状态示意图；

图10是拉索安装施工之安装步骤B3防腐处理及安装保护罩后状态示意图。

图中：

1-上端锚具组件，11-螺母，12-挤压锚头；

2-钢绞线拉索，21-索体；

3-隔离防磨装置，31-防磨套管，32-隔离套，33-热缩套；

4-约束减震装置，41-铰接减振杆，42-螺钉组件，43-两半式夹板；

5-基础转换支架组件，51a-上支撑板，51b-下支撑板，52-支撑套管；

53-支撑筒，54-上锁紧螺母，55-支撑螺杆，56-下锁紧螺母；

6-张拉端锚具组件，

61-密封筒，62-锚板，63-夹片，64-保护罩，65-防腐材料；

7-混凝土塔筒，71-塔顶结构，72-风塔顶部锚固区，73-穿索孔；

81-吊装牵引装置，82-牵引滑轮，83-牵引索；9-放索盘。

具体实施方式

实施例一

一种风塔用钢绞线体外拉索结构体系：

如图1所示，该风塔用钢绞线体外拉索结构体系包括组合式锚固结构体系拉索、隔离防磨装置3、约束减震装置4和基础转换支架组件5；

所述钢绞线拉索2为组合式锚固结构体系，是由多股钢绞线索体21以及上端锚具组件1和张拉端锚具组件6构成，其上端锚具组件1是整体式锚头，张拉端锚具组件6是单根散索式夹持锚固结构；

所述上端锚具组件1包括螺母11和挤压锚头12，在挤压锚头上车有外螺纹（参见图2）；

所述张拉端锚具组件6包括密封筒61、锚板62、夹片63和保护罩64，在保护罩64内灌注有防腐材料65（参见图6）；

所述隔离防磨装置3由防磨套管31、隔离套32及热缩套33组成，用耐磨且质软的橡胶材料制成的防磨套管31套在拉索外部，隔离套32设置在外圆钢绞线几个点上，通过热缩套33固定；对防磨套管31起到了定位防脱的作用（参见图3-1～图3-2）；

所述约束减震装置4包括用于对钢绞线进行规则成束成形约束的两半式夹板43和铰接减振杆41，两半式夹板43通过螺钉组件42连接构成正六边形结构，实现对钢绞线有规则的成束成形约束，铰接减振杆41一端与一块两半式夹板43固定连接，铰接减振杆41另一端通过铰接连接的方式与塔筒壁进行连接；其中铰接减振杆采用减振橡胶与弹簧合成结构设计，并通过铰接方式，可以实现多角度的安装；当拉索在跟随风机转动时，拉索的振动可以通过约束装置上的铰接减振杆41实现缓冲吸振作用，从而达到降低拉索振动的功效。

如图5所示，作为下锚点的锚固支撑架作用的基础转换支架组件5由上、下支撑板51a、51b，支撑套管52、支撑筒53、上锁紧螺母54、支撑螺杆55和下锁紧螺母56组成，所述支撑螺杆55采用全螺纹方式，可以根据索长长度来进行调整支撑板的锚固点位置，作为张拉端锚具的安装受力支撑点的支撑套管52设置在上、下支撑板51a、51b之间；

安装状态下，基础转换支架组件5预埋浇筑在塔筒基础混凝土中，钢绞线拉索2上端通过上端锚具组件1锁死在塔顶平台垫板处，钢绞线拉索2索体末端穿入基础转换支架组件5的支撑筒孔53内通过张拉端锚具组件6锚固；隔离防磨装置3定位在塔顶转角结构处；约束减震装置4安装在塔筒7与钢绞线拉索2的放样位置，将钢绞线束进行约束。

实施例一所述实施方式是本发明风塔用钢绞线体外拉索结构体系的最佳实施方式之一；作为本发明实施例的一种变换，也可以只采用隔离防磨装置3或是只采用约束减震装置4，但其效果不如同时安装有隔离防磨装置3和约束减震装置4的效果好。

实施例二

一种风塔用钢绞线体外拉索结构体系的制作安装方法，它是实施例一所述风塔用钢绞线体外拉索结构体系的制作安装方法，它包括以下步骤：

A、制作其上端锚具组件1为整体挤压式锚头的成品钢绞线拉索2：

A1、制作整体挤压式锚头：

根据设计索长对钢绞线索体裁制，将钢绞线索体21与挤压锚头12通过专用的挤压设备挤压握裹成形，制作好上端锚具组件1后，对锚头进行车螺纹（如图2所示）；

A2、对钢绞线进行超张拉；

A3、安装隔离防磨装置：

张拉后将防磨套管31、隔离套32、热缩套33按顺序穿入钢绞线上，其中隔离套32和热缩套33对应的穿入钢绞线最外圈的六个角点上，测量好安装定位点后将热缩套热缩将隔离套固定，实现对防磨套管31的约束定位（参见图3-1、图3-2）；

A4、精确索长、对钢绞线进行缠包固定成型，并用缠包带进行整体缠包，再成盘：

根据精确索长，裁断张拉端多余的钢绞线，采用工具对钢绞线从头到尾进行梳线一次，确保钢绞线每根平行不打绞，并采用粘性缠包带每隔1.5米对钢绞线进行缠包固定成型，并用缠包带进行整体缠包，制成一端为整体挤压式锚头的成品拉索，再成盘；

B、安装施工：

B1、牵引提升安装拉索：

B11、在塔顶71上端安装好牵引设备及相应的提升工具，将一端为整体挤压式锚头的成品钢绞线拉索2放置在放线盘9上，通过牵引绳83穿过塔端穿索孔73放下，将牵引绳83与上端锚具组件的挤压锚头12连接固定好后进行牵引提升，提升过程控制好速度避免拉索碰撞塔筒壁（参见图7）；

B12、上端锚具组件的挤压锚头12提升至塔顶露出穿索孔后，将螺母11旋上锚头螺纹，并调整好位置锁死固定在锚垫板上（参见图8）；

B13、调整拉索位置，确认隔离防磨装置3处于塔筒转角处（参见图8）；

B14、将张拉端锚具6安装固定在基础转换支架组件5上，并调整好锚具位置，对应钢绞线的方位，然后将钢绞线单根穿入对应的孔位（参见图8）；

B2、安装约束减震装置：

B21、对钢绞线进行单根预紧后，根据预定位置安装约束减震装置，进行定位初步固定钢绞线（参见图9）；

B22、采用等张法对钢绞线进行二次调索张拉到位，重新锁死约束减震装置，调整好铰接连接杆的角度，并固定（参见图9）；

B3、防腐处理及安装保护罩：

B31、张拉后裁断多余的钢绞线，对张拉端锚具密封筒61内灌注防腐材料65，对夹片63外露端钢绞线进行喷涂防腐材料并安装保护罩64（参见图10）；

B32、对钢绞线拉索下端的张拉端锚具组件进行防腐封锚处理。

Claims (4)

1.一种风塔用钢绞线体外拉索结构体系，包括钢绞线拉索、基础转换支架组件，其特征在于：该风塔用钢绞线体外拉索结构体系还包括隔离防磨装置（3）；

所述隔离防磨装置（3）由防磨套管（31）、隔离套（32）及热缩套（33）组成，用耐磨且质软的橡胶材料制成的防磨套管（31）套在拉索外部，隔离套（32）设置在外圆钢绞线几个点上，通过热缩套（33）固定；

所述钢绞线拉索（2）为组合式锚固结构体系，其上端锚具组件（1）是整体式锚头，张拉端锚具组件（6）是单根散索式夹持锚固结构；

作为下锚点的锚固支撑架作用的基础转换支架组件（5）由上、下支撑板（51a、51b），支撑套管（52）、支撑筒（53）、上锁紧螺母（54）、支撑螺杆（55）和下锁紧螺母（56）组成，所述支撑螺杆（55）采用全螺纹方式，作为张拉端锚具的安装受力支撑点的支撑套管（52）设置在上、下支撑板（51a、51b）之间；

安装状态下，基础转换支架组件（5）预埋浇筑在塔筒基础混凝土中，钢绞线拉索（2）上端通过上端锚具组件（1）锁死在塔顶平台垫板处，钢绞线拉索（2）索体末端穿入基础转换支架组件（5）的支撑筒孔内通过张拉端锚具组件（6）锚固；隔离防磨装置（3）定位在塔顶转角结构处。

2.根据权利要求1所述的一种风塔用钢绞线体外拉索结构体系，其特征在于：该风塔用钢绞线体外拉索结构体系还包括一个约束减震装置（4）；所述约束减震装置（4）包括用于对钢绞线进行规则成束成形约束的两半式夹板（43）和铰接减振杆（41），两半式夹板（43）通过螺钉组件（42）连接构成正六边形结构，铰接减振杆（41）一端与一块两半式夹板（43）固定连接，铰接减振杆（41）另一端通过铰接连接的方式与塔筒壁进行连接；

安装状态下，约束减震装置（4）安装在塔筒（72）与钢绞线拉索（2）的放样位置。

3.根据权利要求2所述的一种风塔用钢绞线体外拉索结构体系，其特征在于：所述铰接减振杆是内层为弹簧外层为减振橡胶的合成结构形式。

4.一种风塔用钢绞线体外拉索结构体系的制作安装方法，它是权利要求2所述风塔用钢绞线体外拉索结构体系的制作安装方法，其特征在于：它包括以下步骤：

A、制作其上端锚具组件（1）为整体挤压式锚头的成品钢绞线拉索（2）：

A1、制作整体挤压式锚头：

根据设计索长对钢绞线索体裁制，将钢绞线索体（21）与挤压锚头（12）通过专用的挤压设备挤压握裹成形，制作好上端锚具组件（1）后，对挤压锚头进行车螺纹；

A2、对钢绞线进行超张拉；

A3、安装隔离防磨装置：

张拉后将防磨套管（31）、隔离套（32）、热缩套（33）按顺序穿入钢绞线上，其中隔离套（32）和热缩套（33）对应的穿入钢绞线最外圈的六个角点上，测量好安装定位点后将热缩套热缩将隔离套固定，实现对防磨套管（31）的约束定位；

A4、精确索长、对钢绞线索体进行缠包固定成型，并用缠包带进行整体缠包，再成盘：

根据精确索长，裁断张拉端多余的钢绞线，采用工具对钢绞线从头到尾进行梳线一次，确保钢绞线每根平行不打绞，并采用粘性缠包带每隔1.5米对钢绞线索体进行缠包固定成型，并用缠包带进行整体缠包，制成一端为整体挤压式锚头的成品钢绞线拉索，再成盘；

B、安装施工：

B1、牵引提升安装钢绞线拉索：

B11、在塔顶（71）上端安装好牵引设备及相应的提升工具，将一端为整体挤压式锚头的成品钢绞线拉索（2）放置在放线盘（9）上，通过牵引绳（83）穿过塔端穿索孔（73）放下，将牵引绳（83）与上端锚具组件（1）的挤压锚头（12）连接固定好后进行牵引提升，提升过程控制好速度避免拉索碰撞塔筒壁；

B12、上端锚具组件的挤压锚头（12）提升至塔顶露出穿索孔后，将螺母（11）旋上锚头螺纹，并调整好位置锁死固定在锚垫板上；

B13、调整拉索位置，确认隔离防磨装置（3）处于塔筒转角处；

B14、将张拉端锚具组件（6）安装固定在基础转换支架组件（5）上，并调整好锚具位置，对应钢绞线的方位，然后将钢绞线单根穿入对应的孔位；

B2、安装约束减震装置：

B21、对钢绞线进行单根预紧后，根据预定位置安装约束减震装置，进行定位初步固定钢绞线；

B22、采用等张法对钢绞线进行二次调索张拉到位，重新锁死约束减震装置，调整好铰接连接杆的角度，并固定；

B3、防腐处理及安装保护罩：

B31、张拉后裁断多余的钢绞线，对张拉端锚具密封筒内灌注防腐材料，对夹片外露端钢绞线进行喷涂防腐材料并安装保护罩；

B32、对钢绞线拉索下端的张拉端锚具组件进行防腐封锚处理。