CN111946555B - 一种装配式混凝土塔筒管片拼装平台及拼装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种装配式混凝土塔筒管片拼装平台及拼装方法，包括中心框架、连接段、支撑梁、支撑面板、限位定位销孔、定位销、调平支脚和垫板等构成；八边形中心框架与八根支撑梁通过连接段连接形成拼接平台主体结构；支撑梁顶面焊接支撑面板，支撑面板上设置系列限位定位销孔，插入定位销以实现混凝土塔筒管片的快速精确定位；中心框架边梁底部及支撑梁外端底部设置调平支脚，作为平台的支撑支座以及调平装置；调平支脚底部配置垫板，用于分散上部集中荷载，减少地基局部沉降。本发明可实现风电技术领域装配式混凝土塔筒管片快速、精准拼装，体现即拼即吊的混塔快速施工理念，不失为分片预制装配式混凝土塔筒管片拼装施工的一种较优技术方案。

Description

一种装配式混凝土塔筒管片拼装平台及拼装方法

技术领域

本发明属于陆上风电混凝土塔筒技术领域，具体涉及一种装配式混凝土塔筒管片拼装平台及拼装方法。

背景技术

随着我国风资源的进一步开发利用，风力发电机组逐步向大功率化、高空化发展，传统风电柔性全钢塔筒技术已很难满足大刚度、大直径的风力发电机组塔架需求。近年来，随着我国装配式混凝土技术的推广，分片预制装配式混凝土塔筒在风力发电领域的应用日趋普遍，有效弥补了柔性钢塔的低刚度、小直径缺点。然而，装配式混凝土塔筒管片拼装过程的速率和精度却在很大程度上影响着施工周期和投资成本，如何保证装配式混凝土塔筒管片拼装精度和施工速率，成为今后风电行业装配式混凝土塔筒技术所要面临的新的挑战和难题。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题，首先提供一种装配式混凝土塔筒管片拼装平台，其结构设计合理，满足不同直径尺寸管片的快速精准定位和拼接安装；可方便进行调平，满足装配式混凝土塔筒管片高精度的拼装要求。本发明采用以下技术方案：

一种装配式混凝土塔筒管片拼装平台，其特征在于：包括中心框架、连接段、八根支撑梁；所述中心框架与八根支撑梁通过连接段连接形成拼接平台主体结构；所述支撑梁连接管片支撑面板，支撑面板上设置系列限位定位销孔，供与定位销连接，插入定位销以实现混凝土塔筒管片的精确定位；所述拼接平台主体结构的底部设置多个调平支脚，调平支脚底部设置垫板，用于分散上部集中荷载，减少地基局部沉降。

进一步地，所述中心框架呈正八边形，由中间“米”字形钢梁以及与之正交的正八边形边梁组成，“米”字形钢梁与正八边形边梁之间通过焊接相连。

所述连接段为短梁，内端与中心框架边梁居中正交焊接，外端设置连接法兰，通过螺栓与支撑梁连接。

所述八根支撑梁绕中心框架呈均匀放射状布置，以保证每个四分之一混凝土塔筒管片的中部和两端三处同时受力，在自由状态下可稳定支撑管片；所述支撑梁内端设置法兰与连接段通过螺栓连接。

进一步地，所述支撑梁高度和长度应满足整个混凝土塔筒不同直径尺寸管片的安全放置和正常拼接。

所述支撑梁顶面为支撑面板，支撑面板上布置系列限位定位销孔，方便插入定位销以实现管片快速精准定位拼接；所述系列限位定位销孔布置应满足整个混凝土塔筒不同直径尺寸管片的内壁及侧面的精准定位。

所述调平支脚布置在中心框架边梁底部及每根支撑梁外端底部居中位置，共设置16处调平支脚，调平支脚兼具支撑和调平作用；所述调平支脚底部均设置一块垫板，用于分散上部集中荷载，减少地基局部沉降；所述调平支脚下设撬棒穿孔，通过撬棒转动机械旋转盘实现调平功能。

本发明另一个所要解决的问题是提供一种装配式混凝土塔筒管片快速拼装方法，采用装配式结构设计理念，利用上述的装配式混凝土塔筒管片拼装平台，实现风电技术领域分片预制装配式混凝土塔筒高效、精准安装。为此，本发明采用以下技术方案：

一种装配式混凝土塔筒管片快速拼装方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）采用上述的一种装配式混凝土塔筒管片拼装平台；

（2）每施工班次起始，先通过调节中心框架处的调平支脚对中心框架顶面进行调平，再通过调节支撑梁处的调平支脚对支撑面板顶面进行调平；

（3）清理支撑面板顶面，并根据管片尺寸在支撑面板相应的限位定位销孔处拧入定位销；

（4）清理同一筒节的四个四分之一管片表面，将对角的两个管片依次吊至拼装平台对应位置并通过定位销对所述两根管片的两侧面和内壁快速精准定位；

（5）搅拌适量拼接浆料，在已就位管片与第三片管片对接的侧面上均匀涂抹拼接浆料；

（6）拧出已就位管片的侧面定位销，将第三片管片吊装就位；在第三片管片临近就位时，在管片的侧面及中部配合助推，以确保拼缝宽度尽量小，随后在相邻管片拼接处预留的连接螺栓孔道中穿入连接螺栓，进行临时固定；

（7）在已就位管片与第四片管片对接的侧面上均匀涂抹拼接浆料，按照步骤（6）将第四片管片吊装就位，并用连接螺栓进行临时固定；

（8）所有管片就位后，立即对连接螺栓施加预紧力；应将四条拼缝同一高度处的四个连接螺栓同步施加扭矩至设计值，随后再拧紧下一个高度处的四个连接螺栓；单根连接螺栓需两端同步施加扭矩以保证预应力施加的均匀性；

（9）待全部连接螺栓拧紧完毕，检查每条拼缝内外侧是否紧密接触，在缺陷处反复挤压涂抹拼接浆料，并对拼缝处的溢浆料进行抹平。

本发明的有益效果是：

（1）本发明提供的一种装配式混凝土塔筒管片拼装平台，其结构设计合理，均匀放射状布置的八根支撑梁与八边形中心框架通过连接段连为整体，可保证每个四分之一管片的中部和两端三处同时受力，在自由状态下可稳定支撑管片，为后续拼接工序提供稳固平台。

（2）本发明通过在支撑梁顶部支撑面板上设置系列限位定位销孔，可快速实现整个混凝土塔筒不同直径尺寸管片的精确定位拼接，有效保证了拼接施工的精度和速率。

（3）本发明在中心框架边梁底部及每根支撑梁外端底部居中设置一处调平支脚，先通过调节中心框架处的调平支脚保证中心框架的水平度，再通过调节支撑梁处的调平支脚保证八根支撑梁顶面处于同一水平高度，进而实现混凝土管片高精度拼接的施工要求。

（4）本发明提供的一种装配式混凝土塔筒管片拼装平台，主体结构由正八边形中心框架和八根支撑梁通过连接段的法兰螺栓固定装配成型，方便安装、拆卸和运输。

（5）本发明在所述的一种装配式混凝土塔筒管片拼装平台基础上提供一种装配式混凝土塔筒管片快速拼装方法，该方法可实现风电技术领域装配式混凝土塔筒管片快速、精准拼装，既满足了装配式混凝土塔筒高精度的拼装要求，又节省了管片拼装工序的周期，可实现即拼即吊的混塔快速施工理念，不失为分片预制装配式混凝土塔筒管片拼装施工技术的一种较优方案。

附图说明

图1是本发明实施例的整体轴测图。

图2是本发明实施例的整体平面图。

图3-1、3-2、3-3分别是本发明实施例中支撑梁的截面示意图以及两侧筋板、中间筋板的示意图。

图4-1、4-2分别是本发明实施例中连接段与支撑梁连接处的局部主视图以及侧视图。

图5是本发明实施例中限位定位销孔布置示意图。

图6是本发明实施例中定位销示意图。

图7是本发明实施例中调平支脚布置示意图。

图8-1、8-2分别是本发明实施例中调平支脚及垫板组合示意图和主视图。

图9是本发明实施例中混凝土塔筒管片拼接安装示意图。

图10是本发明实施例中混凝土塔筒管片环向连接示意图。

图11是图10中拼缝处的A部位局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

如图1~2所示，一种装配式混凝土塔筒管片拼装平台，包括中心框架1、连接段2、支撑梁3。所述连接段2内端与中心框架1焊接，外端与支撑梁3通过法兰10螺栓连接，三者组成该装置的主体结构。所述面板4上设置系列限位定位销孔5，并插入定位销6，组成该装置的限位定位系统。在中心框架和支撑梁底部设置的16个所述调平支脚7组成该装置的调平系统。待混凝土塔筒管片9吊至该装置上后，通过定位系统和调平系统可快速实现塔筒管片的调平拼装过程。

进一步地，所述中心框架1呈正八边形，由中间“米”字形钢梁以及与之正交的正八边形边梁组成，“米”字形钢梁与边梁均采用32b工字钢，各钢梁之间通过焊接相连。

如图1、2、3-1、3-2、3-3所示，所述支撑梁3绕中心框架1呈均匀放射状布置，共设置八根支撑梁，以保证每个四分之一混凝土塔筒管片9的中部和两端三处同时受力，在自由状态下可稳定支撑管片。所述支撑梁3由两排32b工字钢通过两侧筋板11和中间筋板12焊接成为整体，所述支撑梁3顶面焊接20mm厚支撑面板4。

所述支撑梁3的宽度应满足混凝土塔筒管片9的搭接长度；所述支撑梁3的长度应满足整个混凝土塔筒不同直径尺寸管片的正常放置，使得最内侧的限位定位销孔5距中心框架1中心的距离与塔筒直径最小的筒节的半径匹配，最外侧的限位定位销孔5距中心框架1中心的距离与塔筒直径最大的筒节的半径匹配。

如图2、3-1、3-2、3-3、4-1、4-2所示，所述连接段2为短梁，作用是连接中心框架1和支撑梁3。所述连接段2截面和支撑梁3截面相同，即由双排32b工字梁通过筋板焊接形成，顶面无支撑面板。所述连接段2的内端与中心框架1边梁居中正交焊接。在连接段2和支撑梁3连接处，设置有20mm厚法兰10，连接段2和支撑梁3在法兰处通过两排螺栓14紧固连接。在连接段2的底部，焊接有20mm厚限位钢板13，其在装配支撑梁时起限位和搁置作用。

如图5~6所示，所述支撑面板4上布置系列限位定位销孔5，方便插入定位销6以实现混凝土塔筒管片9快速精准定位和拼接。根据四分之一混凝土塔筒管片9的支撑位置，可将支撑梁3分为端部支撑梁E和中部支撑梁C两组，两组支撑梁交叉布置。端部支撑梁E顶部支撑面板4上布置三列限位定位销孔5，中间一列51用于对混凝土塔筒管片9侧面进行限位，另外两列52位于中间一列的两侧，用于对拼接的两片混凝土塔筒管片9的端部内壁进行限位。中部支撑梁C顶部支撑面板4上布置一列限位定位销孔5，用于对混凝土塔筒管片9中部内壁进行限位。所述限位定位销孔均为M24螺纹开孔，螺纹深度等同支撑面板4厚度。所述定位销6均为直径24mm、全长80mm的钢棒，定位销6底部20mm段为M24螺纹段60，用于拧入限位定位销孔4中。

所述系列限位定位销孔中每一列的定位孔，其沿径向的排列位置满足整个混凝土塔筒不同直径尺寸管片的内壁及侧面的定位需要。

如图7、8-1、8-2所示，所述调平支脚7布置在中心框架1边梁底部及每根支撑梁3外端底部居中位置，共设置16处调平支脚7，所述调平支脚7兼具拼接平台支座和调平作用。所述调平支脚7与支撑梁3连接处加垫20mm厚钢板15，所述钢板15与支撑梁3之间焊接，且此处支撑梁加密布置2~3道筋板24。

进一步地，所述调平支脚7由顶起端16、螺杆17、机械旋转盘18、固定端19和基座20依次连接组成。所述顶起端16与其接触构件（钢板15、中心框架1边梁底部）进行焊接。所述机械旋转盘18中部开通孔21，用于插入撬棒。所述调平支脚7底部设置一块20mm厚过渡垫板23和20mm厚钢垫板8，所述过渡垫板23和垫板8之间进行焊接，基座20通过螺栓22与过渡垫板23进行连接。所述垫板8的作用是分散上部集中荷载，减少地基沉降。在调平过程中，通过向通孔21中插入撬棒，转动机械旋转盘18，从而使顶起端16向上或者向下运动，实现调平的目的。

如图9~11所示，本发明在所述的一种装配式混凝土塔筒管片拼装平台基础上提供一种装配式混凝土塔筒管片快速拼装方法，该拼装方法包括以下步骤：

（1）每施工班次起始，先通过调节中心框架1处的调平支脚7对中心框架1顶面进行调平，再通过调节支撑梁3处的调平支脚7对支撑面板4顶面进行调平；两次调平过程的调平基准点24均为中心框架1的上顶面中心位置，测量控制点25为调平支脚7对应的拼装平台顶面位置；

（2）清理支撑面板4表面，先进行第一节塔筒管片的拼接，根据混凝土塔筒管片9的尺寸在支撑面板4相应的限位定位销孔5处拧入定位销6；

（3）清理同一筒节的四个四分之一管片表面，将对角的两个管片依次吊至拼装平台对应位置并通过定位销6对所述两根管片的两侧面和内壁快速精准定位；

（4）搅拌适量拼接浆料，在已就位管片与第三片管片对接的侧面上均匀涂抹拼接浆料；

（5）拧出已就位管片的侧面定位销6，将第三片管片吊装就位；在第三片管片临近就位时，在管片的侧面及中部配合助推，以确保拼缝宽度尽量小，随后在相邻管片拼接处预留的连接螺栓孔道27中穿入连接螺栓28，进行临时固定；

（6）在已就位管片与第四片管片对接的侧面上均匀涂抹拼接浆料，按照步骤（5）将第四片管片吊装就位，并用连接螺栓28进行临时固定；

（7）所有管片就位后，立即对连接螺栓28施加预紧力；应将四条拼缝26同一高度处的四个连接螺栓28同步施加扭矩至设计值，随后再拧紧下一个高度处的四个连接螺栓28；单根连接螺栓28需两端同步施加扭矩以保证预应力施加的均匀性；

（8）待全部连接螺栓28拧紧完毕，检查每条拼缝26内外侧是否紧密接触，在缺陷处反复挤压涂抹拼接浆料，并对拼缝处的溢浆料29进行抹平；

（9）检查筒节内附件及预埋件定位和数量，清理筒节表面，准备吊装。

待第一节塔筒管片拼接完成吊离后，再利用所述拼装平台进行第二节塔筒管片拼接，此时，如果是同一班工作，不需要进行步骤（1）的调平工作，直接从第（2）步开始进行，直至第（9）步。过程中，除了在第（2）步调整定位销6拧入孔位，在支撑面板4表面选择适配第二节塔筒管片定位的限位定位销孔5拧入定位销6外，其它的均与第一节塔筒的拼接操作相同。

以此不断循环进行，将整个混凝土塔筒的各筒节在所述拼装平台上拼装完成，过程中，只需调整定位销6拧入孔位，在支撑面板4表面选择适配相应塔筒管片定位的限位定位销孔5拧入定位销6，其余操作均相同。

以上实施例仅为本发明的一种较优技术方案，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的原理和本质情况下可以对实施例中的技术方案或参数进行修改或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种装配式混凝土塔筒管片拼装平台，其特征在于：包括中心框架、连接段、八根支撑梁；所述中心框架与八根支撑梁通过连接段连接形成拼接平台主体结构；所述支撑梁连接管片支撑面板，支撑面板上设置系列限位定位销孔，供与定位销连接；所述拼接平台主体结构的底部设置多个调平支脚，调平支脚底部设置垫板；

所述八根支撑梁绕中心框架呈均匀放射状布置，保证每个四分之一混凝土塔筒管片的中部和两端三处同时受力；

所述系列限位定位销孔被布置为满足整个混凝土塔筒不同直径尺寸管片的内壁及侧面的精准定位；

根据四分之一混凝土塔筒管片的支撑位置，将支撑梁分为端部支撑梁和中部支撑梁两组，两组支撑梁交叉布置；端部支撑梁顶部支撑面板上布置三列限位定位销孔，中间一列用于对混凝土塔筒管片侧面进行限位，另外两列位于中间一列的两侧，用于对拼接的两片混凝土塔筒管片的端部内壁进行限位；中部支撑梁顶部支撑面板上布置一列限位定位销孔，用于对混凝土塔筒管片中部内壁进行限位；定位销能够拧入和拧出限位定位销孔。

2.根据权利要求1所述的一种装配式混凝土塔筒管片拼装平台，其特征在于：所述中心框架呈正八边形，由中间“米”字形钢梁以及与之正交的正八边形边梁组成，“米”字形钢梁与正八边形边梁之间通过焊接相连。

3.根据权利要求1所述的一种装配式混凝土塔筒管片拼装平台，其特征在于：所述连接段为短梁，内端与中心框架边梁居中正交焊接，外端设置连接法兰，通过螺栓与支撑梁连接。

4.根据权利要求1所述的一种装配式混凝土塔筒管片拼装平台，其特征在于：所述支撑梁内端设置法兰与连接段通过螺栓连接。

5.根据权利要求1所述的一种装配式混凝土塔筒管片拼装平台，其特征在于：所述支撑梁高度和长度满足整个混凝土塔筒的不同直径尺寸管片的放置和拼接。

6.根据权利要求1所述的一种装配式混凝土塔筒管片拼装平台，其特征在于：所述调平支脚布置在中心框架边梁底部及每根支撑梁外端底部居中位置，共设置16处调平支脚，调平支脚兼具支撑和调平作用；所述调平支脚下设撬棒穿孔，通过撬棒转动机械旋转盘实现调平功能。

7.一种装配式混凝土塔筒管片快速拼装方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）采用根据权利要求1~6任一所述的一种装配式混凝土塔筒管片拼装平台；

（2）每施工班次起始，先通过调节中心框架处的调平支脚对中心框架顶面进行调平，再通过调节支撑梁处的调平支脚对支撑面板顶面进行调平；

（3）清理支撑面板顶面，并根据管片尺寸在支撑面板相应的限位定位销孔处拧入定位销；

（4）清理同一筒节的四个四分之一管片表面，将对角的两个管片依次吊至拼装平台对应位置并通过定位销对所述两根管片的两侧面和内壁快速精准定位；

（5）搅拌适量拼接浆料，在已就位管片与第三片管片对接的侧面上均匀涂抹拼接浆料；

（6）拧出已就位管片的侧面定位销，将第三片管片吊装就位；在第三片管片临近就位时，在管片的侧面及中部配合助推，以确保拼缝宽度尽量小，随后在相邻管片拼接处预留的连接螺栓孔道中穿入连接螺栓，进行临时固定；

（7）在已就位管片与第四片管片对接的侧面上均匀涂抹拼接浆料，按照步骤（6）将第四片管片吊装就位，并用连接螺栓进行临时固定；

（8）所有管片就位后，立即对连接螺栓施加预紧力；应将四条拼缝同一高度处的四个连接螺栓同步施加扭矩至设计值，随后再拧紧下一个高度处的四个连接螺栓；单根连接螺栓需两端同步施加扭矩以保证预应力施加的均匀性；

（9）待全部连接螺栓拧紧完毕，检查每条拼缝内外侧是否紧密接触，在缺陷处反复挤压涂抹拼接浆料，并对拼缝处的溢浆料进行抹平。

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