CN111287901A - 混凝土塔筒的下塔筒段和具有其的混凝土塔筒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土塔筒的下塔筒段和具有其的混凝土塔筒，所述混凝土塔筒的下塔筒段为环形或者片状，当下塔筒段为片状时，多个下塔筒段沿周向可拼成环形，下塔筒段上设有上下贯通的预应力孔道，下塔筒段的顶面上在至少一个预应力孔道的顶部设置预留螺纹孔，所述预留螺纹孔用于连接预应力筋连接器，螺纹孔的孔径大于预应力孔道的直径。根据本发明实施例的混凝土塔筒的下塔筒段，通过预留螺纹孔，预应力筋连接器可以较为轻易地安装到下塔筒段上，预留螺纹孔的尺寸较大，方便在预留螺纹孔内设置护垫装置，有利于抵消预应力筋连接器上的应力集中，防止下塔筒段局部损伤。

Description

混凝土塔筒的下塔筒段和具有其的混凝土塔筒

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种混凝土塔筒的下塔筒段和具有其的混凝土塔筒。

背景技术

随着风机发电效率的增加，叶片长度越来越长，与之匹配的风机塔筒的高度和截面尺寸也不断增加，而混凝土塔筒能够经济地建造大型风力发电机组。由于采用支撑结构，对混凝土塔筒会产生侧向荷载，需提前施加预应力。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种混凝土塔筒的下塔筒段，通过对下塔筒段的结构设计，可以抵消预应力筋连接器施加预应力后产生的受力集中，有利于预应力筋连接器施工。

本发明还提出一种具有所述混凝土塔筒的下塔筒段的混凝土塔筒。

根据本发明第一方面实施例的混凝土塔筒的下塔筒段，所述下塔筒段为预制件，所述下塔筒段为环形或者片状，当所述下塔筒段为片状时，多个所述下塔筒段沿周向可拼成环形，所述下塔筒段上设有上下贯通的预应力孔道，所述下塔筒段的顶面上在至少一个所述预应力孔道的顶部设置预留螺纹孔，所述预留螺纹孔用于连接预应力筋连接器，所述螺纹孔的孔径大于所述预应力孔道的直径。

根据本发明实施例的混凝土塔筒的下塔筒段，通过设置预留螺纹孔，预应力筋连接器可以较为轻易地安装到下塔筒段上。这种下塔筒段提供了预应力筋连接器一种全新的固定方式，即螺纹连接到下塔筒段上，这样预应力筋连接器在安装过程中以及后期均不易松动。预留螺纹孔的尺寸较大，方便在预留螺纹孔内设置护垫装置，有利于抵消预应力筋连接器上的应力集中，防止下塔筒段局部损伤。

另外，本发明实施例的混凝土塔筒段的下塔筒段还具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，在向上方向上所述螺纹孔的孔径逐渐增大。

在本发明的一些实施例中，所述下塔筒段内预埋有套筒，所述套筒的内周壁上设有螺纹并构成所述预留螺纹孔。

在本发明的一些实施例中，所述下塔筒段由下到上包括三段：厚顶段、薄壁段和过渡段，所述预留螺纹孔设在所述厚顶段的顶壁上，所述薄壁段位于所述厚顶段的下方，所述薄壁段的厚度小于所述厚顶段的厚度，所述过渡段连接在所述厚顶段和所述薄壁段之间，由下到上方向上所述过渡段的厚度逐渐增大。

可选地，所述过渡段的两侧表面的坡度均小于等于30度。

可选地，所述厚顶段的厚度为所述薄壁段的厚度的2-3倍。

在本发明的一些实施例中，所述下塔筒段内预埋有波纹管，所述波纹管沿竖向设置，所述波纹管的顶部伸入到所述预留螺纹孔内。

在本发明的一些实施例中，所述下塔筒段内预埋有加强配筋，所述加强配筋环绕所述预留螺纹孔设置。

本发明还提出一种具有上述实施例的混凝土塔筒的下塔筒段的混凝土塔筒。

根据本发明第二方面实施例的混凝土塔筒，包括由下到上依次设置的多个所述塔筒段，至少一个所述塔筒段为上述任意一个实施例的混凝土塔筒的下塔筒段。

根据本发明实施例的混凝土塔筒，通过下塔筒段可以抵消预应力筋连接器产生的应力集中，防止局部损坏，保证混凝土塔筒的稳定性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的混凝土塔筒的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的混凝土塔筒的塔筒段的片状的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的混凝土塔筒的塔筒段的环状的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的混凝土塔筒的下塔筒段与塔筒段的筒壁的连接断面结构示意图；

图5是根据本发明实施例的混凝土塔筒的下塔筒段的筒壁的断面结构示意图；

图6是图5中A部的结构放大图；

图7是根据本发明实施例的预应力筋连接器的结构示意图。

附图标记：

混凝土塔筒的下塔筒段100、

厚顶段1、预留螺纹孔11、厚顶段的厚度M、

薄壁段2、薄壁段的厚度N、

过渡段3、坡度31、

波纹管4、预应力孔道41、

加强配筋5、

塔筒段200、定位螺杆10、定位凹槽20、调平凹槽30、

预应力筋连接器300、本体310、

混凝土塔筒1000、

塔吊装置2000、扶臂结构3000。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的混凝土塔筒1000。

根据本发明实施例的混凝土塔筒1000，包括由下到上依次设置的多个塔筒段200，混凝土塔筒1000为预制塔筒。具体而言，混凝土塔筒1000建造所需的塔筒段200，预先在工厂完成制作。预制而成的多个塔筒段200由预制工厂运输至使用场所后，由下到上依次向上拼接形成高塔。

如图2和图3所示，由于多个塔筒段200要在使用场所现场拼装，塔筒段200的吊装为高空作业，施工难度高，需要使用塔吊装置2000吊装作业。为保证吊装顺利进行，每个塔筒段200在预制时，就在上端面沿周向设置多个定位螺杆10，下端面设置多个定位凹槽20。当相邻两个塔筒段200拼装时可以通过定位螺杆10与定位凹槽20进行定位，然后通过每个塔筒段200上端面和下端面设置的调平凹槽30进行水平度的调整，使得相邻两个塔筒段200精准拼装。

本发明实施例所述的混凝土塔筒1000，在由塔吊装置2000吊装的过程中，随着已吊装完成的塔筒段的增高，塔吊装置2000也要相应增高。现有技术中，有的混凝土塔筒的高度甚至能达到百米以上，因此塔吊装置需要的高度就更高。为保障施工安全性，本发明实施例中提出，将已吊装完成的塔筒段200中，塔吊装置2000固定在合适的塔筒段200上。

如图1所示，塔吊装置2000通过至少一个扶臂结构3000连接到合适的塔筒段200上。可选地，塔吊装置2000在1/3高度处，以及2/3高度处均设置有扶臂结构3000，塔吊装置2000连接在两处扶臂结构3000上。这样设置，可以通过混凝土塔筒1000对塔吊装置2000提供支撑力，避免塔吊装置2000过高而弯折、大幅度摆动等。

但是塔吊装置2000通过扶臂结构3000连接到混凝土塔筒1000时，会通过扶臂结构3000施加给塔筒段200侧向荷载，因此为避免上述扶臂结构3000造成混凝土塔筒1000的倾斜、压溃，需要对已经吊装完成的塔筒段200提前施加预应力。

为解决上述问题，本发明实施例中采用一种混凝土塔筒1000的下塔筒段100，并配合预应力筋连接器300来锚固预应力筋。具体而言，将预应力筋连接器300设置在混凝土塔筒的筒壁内，预应力锚固点与预应力筋位于同一竖向线上。同一下塔筒段100上，预应力筋连接器300可以设置多个，多个预应力筋连接器300间隔开设置。

根据本发明实施例的混凝土塔筒1000，通过下塔筒段100可以抵消预应力筋连接器300产生的应力集中，防止局部损坏，保证混凝土塔筒1000的稳定性。

下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的混凝土塔筒1000的下塔筒段100。

如图4、图5和图6所示，根据本发明实施例的混凝土塔筒1000的下塔筒段100为环形或者片状，当下塔筒段100为片状时，多个下塔筒段100沿周向可拼成环形，下塔筒段100上设有上下贯通的预应力孔道41，下塔筒段100的顶面上在至少一个预应力孔道41的顶部设置预留螺纹孔11，螺纹孔11的孔径大于预应力孔道41的直径。

也就是说，预应力筋可以从下塔筒段100的一端穿过预应力孔道41到达下塔筒段100的另一端，通预应力筋连接器300可以将预应力筋的一端锚固在下塔筒段100的上端，在一些示例中，下塔筒段100设在混凝土塔筒1000的三分之一高度处，预应力筋的另一端可锚固在混凝土塔筒1000的底端，从而对下塔筒段100施加预应力。当然，下塔筒段100也可以设在混凝土塔筒1000的三分之二高度处，这里不做限定。

为了抵消预应力筋连接器300产生的应力集中，下塔筒段100的顶面上设有预留螺纹孔11，预留螺纹孔11与预应力筋连接器300配合，以固定预应力筋连接器300。

当预留螺纹孔11与预应力筋连接器300配合时，预应力筋连接器300可插入预留螺纹孔11内，便于预应力筋连接器300的安装。预留螺纹孔11的孔径大于预应力孔道41的直径，由此，可以在预应力孔道41的顶端，在预应力孔道41的内壁面与预留螺纹孔11的内壁面之间形成承载面，以承载预应力筋连接器300，预留螺纹孔11还可以对预应力筋连接器300进行限位，使得预应力筋连接器300与下塔筒段100连接较为稳固。由于螺纹孔11的孔径较大，可以在预应力筋连接器300和预留螺纹孔11之间设置护垫装置，当预应力筋穿过预留螺纹孔11被预应力筋连接器300张紧固定时，预应力筋连接器300上的力先传递到护垫装置，然后经过护垫装置的缓冲传递到塔筒上，可以保护塔筒不受损坏。

具体地，预应力筋连接器300包括本体310和保护罩(图未示出)，预应力筋连接在本体310上。保护罩形成为漏斗形，保护罩的上端口大、下端口小，保护罩罩在本体310的底部。预应力筋穿设在下塔筒段100的预应力孔道41后，预应力筋的顶端穿过保护罩的下端后伸进预应力筋连接器300内，并与本体310相连。

更具体地，如图7所示，本体310包括内连接柱311和外连接台312，内连接柱311上设有内连接孔，内连接孔沿轴向贯通内连接柱311。外连接台312由内连接柱311的部分外周壁向外延伸而成，外连接台312的轴向尺寸小于内连接柱311的轴向尺寸，外连接台312上沿周向设有多个间隔开的外连接槽，外连接槽沿轴向贯通外连接台312，外连接槽在本体310的外周一侧敞开。可选地，内连接柱311在向下方向上直径逐渐增大。

具体地，穿设在下塔筒段100的预应力筋，在伸到预应力筋连接器300后，通过挤压锚固定在内连接柱311的内连接孔上。穿设在下塔筒段100上方的预应力筋，通过挤压锚固定在外连接台312的外连接槽上。

其中，下塔筒段100可以根据实际生产、运输或者安装等需求采用不同的加工工序。例如，如图4所示，下塔筒段100可以为环形，环形结构的下塔筒段100直接组装到塔筒上。如图3所示，下塔筒段100也可以为片状，多个片状的下塔筒段100沿周向拼装成环形，然后环形结构的下塔筒段100组装到塔筒上。下塔筒段100在混凝土塔筒1000上可以有多个。

根据本发明实施例的混凝土塔筒1000的下塔筒段100，通过预留螺纹孔11，预应力筋连接器300可以较为轻易地安装到下塔筒段100上，同时，预留螺纹孔11的尺寸较大，方便在预留螺纹孔11内设置护垫装置，有利于抵消预应力筋连接器300上的应力集中，防止下塔筒段100局部损伤。

在本发明的一些实施例中，在向上方向上螺纹孔11的孔径逐渐增大。也就是说，螺纹孔11近似形成为锥形，近似倾斜的螺纹孔11内壁可以增加预应力筋连接器300与螺纹孔11的接触面积，即增加了预应力筋连接器300与护垫装置的接触面积，使得护垫装置的受力面积增大，降低了护垫装置在相同受力面积内所承受的力，从而使得预应力筋连接器300传导至下塔筒段100的力被分散，进一步提高了塔筒的稳定性。

在本发明的一些实施例中，下塔筒段100内预埋有套筒，套筒的内周壁上设有螺纹并构成预留螺纹孔11。也就是说，套筒在铸造下塔筒段100时就预先设在铸造模具上，使得下塔筒段100在成型之后，套筒固定在下塔筒段100内，套筒设在预应力筋连接器300与下塔筒段100之间，可以保护下塔筒段100不受损坏。具体地，当预应力筋连接器300张紧固定预应力筋后，预应力筋连接器300将力传递给套筒，经过套筒的缓冲传递至下塔筒段100上，有利于下塔筒段100结构的稳固。可选地，套筒内还可以再增加护垫装置，从而进一步地对下塔筒段100的结构进行保护。预应力筋连接器300上也可以设有螺纹，预应力筋连接器300可以旋紧在预留螺纹孔11上，有利于预应力筋连接器300安装到下塔筒段100上，当预应力筋连接器300固定在下塔筒段100上时，方便预应力筋与预应力筋连接器300的配合安装。

在本发明的一些实施例中，如图4、图5和图6所示，下塔筒段100由下到上包括三段：厚顶段1、薄壁段2和过渡段3，预留螺纹孔11设在厚顶段1的顶壁上，薄壁段2位于厚顶段1的下方，薄壁段2的厚度N小于厚顶段1的厚度M，过渡段3连接在厚顶段1和薄壁段2之间，由下到上方向上过渡段3的厚度逐渐增大。

也就是说，厚顶段1是下塔筒段100中厚度最厚的一段，相较于下塔筒段100的其他位置，厚顶段1可以承载最大的力，因此，预应力筋连接器300与预留螺纹孔11配合安装在厚顶段1的顶壁上，可以进一步抵消预应力筋连接器300产生的受力集中，有利于下塔筒段100结构的稳定。

需要说明的是，薄壁段2的厚度N为塔筒的正常厚度，为了与下塔筒段100的其他位置形成鲜明的名称比较，故此将下塔筒段100的这个位置命名为薄壁段2。

下塔筒段100由下到上的方向上分别为薄壁段2、过渡段3和厚顶段1，薄壁段2与下面一段塔筒相连，预应力筋的一端可以锚固在下塔筒段100的下端，也可以从下面一段塔筒的预应力孔道41进入下塔筒段100的预应力孔道41。

过渡段3由下到上方向上过渡段3的厚度逐渐增大，也就是说，薄壁段2的上端到厚顶段1的下端的厚度逐渐减小，这样避免厚顶段1与薄壁段2之间应力集中而损坏。

可选地，过渡段3的两侧表面的坡度31均小于30度，可以理解的是，通过过渡段3的两侧表面的坡度31可以决定过渡段3的长度，如果坡度31过大，则过渡段3较短，这样不仅增加加工难度，而且不利于过渡段3抵消厚顶段1与薄壁段2之间的应力集中，因此，过渡段3的两侧表面的坡度31最好均小于30度。

可选地，厚顶段1的厚度M为薄壁段2的厚度N的2-3倍，也就是说，厚顶段1的厚度M可以为薄壁段2的厚度N的2倍，厚顶段1的厚度M可以为薄壁段2的厚度N的3倍，其中。增加厚顶段1的厚度M可以增强下塔筒段100在厚顶段1的结构强度，以抵消预应力筋连接器300产生的应力，若厚度M过薄，则起不到抵消应力的作用，若厚度M过厚，则容易增加成产安装难度，因此，厚顶段1的厚度M最好为薄壁段2的厚度的2-3倍。

在本发明的一些实施例中，下塔筒段100内预埋有波纹管4，波纹管4沿竖向设置，波纹管4的顶部伸入到预留螺纹孔11内。也就是说，波纹管4在生产下塔筒段100时就先放在生产下塔筒段100的模具内，当下塔筒段100铸造完成后，波纹管4便固定在下塔筒段100内，波纹管4的管道即为预应力孔道41。波纹管4能承受一定的拉伸和压缩，能保证在铸造下塔筒段100时波纹管4不损坏，这样，波纹管4固定在下塔筒段100内后预应力孔道41上下贯通的效果较好。波纹管4的顶部伸入到预留螺纹孔11内可以保证预应力筋可穿过波纹管4进入预留螺纹孔11内，然后预应力筋与预应力连接器配合对下塔筒段100施加预应力。

在本发明的一些实施例中，如图4所示，下塔筒段100内预埋有加强配筋5，加强配筋5环绕预留螺纹孔11设置。也就是说，为了在下塔筒段100的有限的尺寸结构中进一步增强结构强度，可以在生产下塔筒段100时，环绕预留螺纹孔11设置加强配筋5，混凝土可以和加强配筋5形成钢筋混凝土结构，钢筋混凝土结构刚度、强度较好，可以有效抵消预应力筋连接器300产生的应力。

可选地，加强配筋5还可以延伸至过渡段3或者薄壁段2内，例如，加强配筋5环绕预留螺纹孔11然后向下延伸，穿设在过渡段3及部分薄壁段2内，进一步加强下塔筒段100的结构强度。

根据本发明实施例的混凝土塔筒1000的其他构成例如塔基等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

下面参考图4-图6描述本发明一个具体实施例实施例的混凝土塔筒1000的下塔筒段100具体结构。

如图4-图6所示，本实施例的混凝土塔筒1000的下塔筒段100为环形，下塔筒段100包括厚顶段1、薄壁段2和过渡段3，厚顶段1的顶面上设有套筒，套筒的内周壁上设有螺纹，并构成预留螺纹孔11，在向上方向上，预留螺纹孔11的孔径逐渐增大，

厚顶段1位于薄壁段2的上方，厚顶段1的厚度M为薄壁段2的厚度N的2倍，过渡段3连接在厚顶段1和薄壁段2之间，由下到上的方向上过渡段3的厚度逐渐增加，过渡段3的两侧表面的坡度31均等于30度。

下塔筒段100内预埋有波纹管4和加强配筋5，波纹管4竖向设置，波纹管4的顶部伸入到预留螺纹孔11内，波纹管4的内壁形成为预留孔道，预留螺纹孔11的孔径大于预留孔道的直径。加强配筋5环绕预留螺纹孔11设置，且加强配筋5向下延伸，穿设在过渡段3及部分薄壁段2内。

在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”或“可选地”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种混凝土塔筒的下塔筒段，其特征在于，所述下塔筒段为预制件，所述下塔筒段为环形或者片状，当所述下塔筒段为片状时，多个所述下塔筒段沿周向可拼成环形，

所述下塔筒段上设有上下贯通的预应力孔道，所述下塔筒段的顶面上在至少一个所述预应力孔道的顶部设置预留螺纹孔，所述预留螺纹孔用于连接预应力筋连接器，所述螺纹孔的孔径大于所述预应力孔道的直径。

2.根据权利要求1所述的混凝土塔筒的下塔筒段，其特征在于，在向上方向上所述螺纹孔的孔径逐渐增大。

3.根据权利要求1所述的混凝土塔筒的下塔筒段，其特征在于，所述下塔筒段内预埋有套筒，所述套筒的内周壁上设有螺纹并构成所述预留螺纹孔。

4.根据权利要求1所述的混凝土塔筒的下塔筒段，其特征在于，所述下塔筒段由下到上包括三段：

厚顶段，所述预留螺纹孔设在所述厚顶段的顶壁上；

薄壁段，所述薄壁段位于所述厚顶段的下方，所述薄壁段的厚度小于所述厚顶段的厚度；

过渡段，所述过渡段连接在所述厚顶段和所述薄壁段之间，由下到上方向上所述过渡段的厚度逐渐增大。

5.根据权利要求4所述的混凝土塔筒的下塔筒段，其特征在于，所述过渡段的两侧表面的坡度均小于等于30度。

6.根据权利要求4所述的混凝土塔筒的下塔筒段，其特征在于，所述厚顶段的厚度为所述薄壁段的厚度的2-3倍。

7.根据权利要求1所述的混凝土塔筒的下塔筒段，其特征在于，所述下塔筒段内预埋有波纹管，所述波纹管沿竖向设置，所述波纹管的顶部伸入到所述预留螺纹孔内。

8.根据权利要求1所述的混凝土塔筒的下塔筒段，其特征在于，所述下塔筒段内预埋有加强配筋，所述加强配筋环绕所述预留螺纹孔设置。

9.一种混凝土塔筒，其特征在于，包括由下到上依次设置的多个所述塔筒段，至少一个所述塔筒段为根据权利要求1-8中任一项所述的混凝土塔筒的下塔筒段。

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