CN113294022B - 利用风电塔筒基础预应力索预留孔的钢绞线穿束方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用风电塔筒基础预应力索预留孔的钢绞线穿束方法，依次包括如下步骤：施工平台设置牵引装置和牵引索；选取混凝土塔筒上某个顶部预应力索预留孔，将牵引索穿过所述顶部预应力索预留孔并由牵引装置下放至混凝土塔筒内地面处；所述顶部预应力索预留孔对应的底部预应力索预留孔可拆卸固定设置导向杆，导向杆上端设置有滚轮；牵引索绕过滚轮，牵引索端部设置有夹具并与等待穿束的钢绞线端部连接；通过牵引装置带动牵引索，牵引索再带动钢绞线绕过滚轮并上升；钢绞线移动至顶部筒节并穿过所述顶部预应力索预留孔，将钢绞线固定在混凝土塔筒顶部，解除牵引索和钢绞线的连接。本发明操作方便，提高穿束效率，且穿束牵引过程更为顺畅。

Description

利用风电塔筒基础预应力索预留孔的钢绞线穿束方法

技术领域

本发明涉及钢混结构风电塔筒，特别涉及一种利用风电塔筒基础预应力索预留孔的钢绞线穿束方法。

背景技术

风力发电作为一种清洁能源技术已得到广泛应用，并逐步向内陆区域发展，由于内陆区域风速较低，同时风力发电机组功率日益增大，使得风轮直径越来越大，塔筒高度越来越高，目前国内陆上风力发电机组塔筒高度已达120~160米，如塔筒筒体全部采用刚度较低的钢塔筒，筒体易产生共振从而导致破坏。目前，筒体多采用钢混（钢-混凝土）结构，该结构是在筒体下部采用混凝土塔筒，筒体上部采用钢塔筒，钢混结构能有效地提高筒体刚度并避免塔筒产生共振问题。混凝土塔筒采用分节、分片预制并在现场进行拼装及吊装，吊装完成后再通过多束预应力钢绞线（简称钢绞线）对整个混凝土塔筒施加预应力，使其形成一个整体。

通常情况下，每个混凝土塔筒上需要设置约200~300根钢绞线，因此钢绞线穿束是一项比较耗时的工作，一般需要3~4天才能完成。传统的钢绞线穿束方法是：参见图1，风电塔筒包括塔筒基础1和混凝土塔筒2，塔筒基础1上设置混凝土塔筒2，塔筒基础1设置底部预应力索预留孔11，混凝土塔筒2包括沿竖直方向依次连接的多段筒节，顶部筒节21设置施工平台22和若干顶部预应力索预留孔23，混凝土塔筒2底部一侧设置门洞24，施工平台22上设置带有定滑轮25的钢架，卷扬机设置在混凝土塔筒2外侧地面上或者施工平台22上，钢绞线卷盘设置在混凝土塔筒2外侧地面上，卷扬机连接牵引索26，牵引索26依次穿过定滑轮25和顶部预应力索预留孔23后下放至混凝土塔筒2内地面，牵引索26和钢绞线3连接，转动卷扬机时牵引索26带动钢绞线3上升直至钢绞线3穿出顶部预应力索预留孔23。这样的方法存在如下问题：

1.由于重力作用，几十米长的钢绞线在牵引上升过程中产生下垂的弧度，这种曲率半径不断变化的弧度，造成水平方向上分力不断变化，容易造成钢绞线在上升过程中不断晃动，难以控制。

2.为了使牵引中的钢绞线尽可能垂直，理论上可以在顶部预应力索预留孔下方的某个位置设置一个导向滚轮28，钢绞线3在进入到混凝土塔筒内后经过这个导向滚轮28后转向为接近垂直方向上升，但实际上这个导向滚轮28的位置受混凝土塔筒内部实际空间的限制，一般无法布置在理论上最佳位置，钢绞线在穿束牵引过程中的轴线方向和穿束完成后钢绞线轴线4方向存在一定夹角，参见图1，需要更大的牵引力，也使得钢绞线穿束牵引不够顺畅。而且，由于混凝土塔筒的门洞位置固定且门洞宽度有限，图1的位置示意实际上只是钢绞线牵引的最佳位置，而大部分的钢绞线位置都不是正对门洞，则必须通过多组导向滚轮进行变向，导向滚轮数量增加也会造成牵引阻力增加，造成钢绞线晃动加剧。

3.在混凝土塔筒结构设计时，顶部筒节21（即第一筒节）下侧为第二筒节，一般还会在第二筒节上设置操作平台27，参见图1，钢绞线3被牵引上升至第二筒节位置高度时必须先穿过操作平台27外侧和筒节内壁之间的窄缝才能继续上升并进入顶部预应力索预留孔。在穿过窄缝的过程中，经常由于牵引索和钢绞线之间的夹角、牵引索上的夹具等原因造成钢绞线不能顺畅对准窄缝，造成钢绞线卡在操作平台下方，导致牵引过程受阻，特别是多股钢绞线或成品预应力索进行穿束时，由于刚度较大，更容易造成这类问题，而此时操作平台上的人员是无法观察发生在操作平台下的受阻原因，很难及时处理解决问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用风电塔筒基础预应力索预留孔的钢绞线穿束方法，所述钢绞线穿束方法通过在塔筒基础上的预应力索预留孔设置带有滚轮的导向杆，使得穿束牵引中的钢绞线轴线尽可能地对准顶部筒节上的预应力索预留孔，穿束牵引操作步骤更为方便，穿束牵引过程更为顺畅，显著减少了钢绞线的横向晃动力。

本发明是这样实现的：

一种利用风电塔筒基础预应力索预留孔的钢绞线穿束方法，所述塔筒基础上设置混凝土塔筒，混凝土塔筒的顶部筒节设置施工平台，混凝土塔筒底部一侧设置门洞；所述钢绞线穿束方法包括如下步骤：

步骤一，施工平台设置牵引装置和牵引索，门洞外侧地面上设置支架，将运输至现场的钢绞线卷盘设置在支架上，钢绞线由钢绞线卷盘引出并等待穿束；

步骤二，选取混凝土塔筒上某个顶部预应力索预留孔并将牵引装置和牵引索移动至相应位置，将牵引索穿过所述顶部预应力索预留孔并由牵引装置下放至混凝土塔筒内地面处；所述顶部预应力索预留孔对应的底部预应力索预留孔可拆卸固定设置导向杆，导向杆上端设置有滚轮；

步骤三，牵引索绕过滚轮，牵引索端部设置有夹具并与等待穿束的钢绞线端部连接；通过牵引装置带动牵引索，牵引索再带动钢绞线绕过滚轮并上升；

步骤四，钢绞线移动至顶部筒节并穿过所述顶部预应力索预留孔，将钢绞线固定在混凝土塔筒顶部，解除牵引索和钢绞线的连接，根据所述底部预应力索预留孔位置要求截断钢绞线；

步骤五，将牵引索穿过所述顶部预应力索预留孔并由牵引装置下放至混凝土塔筒内地面处，重复步骤三和步骤四直至所述顶部预应力索预留孔内需设置的钢绞线全部穿束完成；

步骤六，重复步骤二至步骤五，直至混凝土塔筒需设置的钢绞线全部穿束完成。

所述步骤一中，钢绞线卷盘至混凝土塔筒内的地面上设置若干导向滚轮，钢绞线在导向滚轮上移动。

所述步骤一中，牵引装置包括定滑轮和卷扬机。

所述步骤二中，导向杆中部固设起吊板，导向杆下部设置固定板和可拆卸的活动板，固定板位于活动板上方，活动板配合有插销，牵引索下放至地面处后先与起吊板连接，再通过牵引装置带动牵引索并将导向杆吊起，接着将导向杆下部插入所述底部预应力索预留孔后通过固定板、活动板和插销将导向杆固定在塔筒基础上，然后解除牵引索和起吊板的连接。

所述步骤五中，所述顶部预应力索预留孔内需设置的钢绞线全部穿束完成后，将活动板和插销从导向杆拆下，导向杆等待牵引索下放后再次被吊起。

本发明利用风电塔筒基础预应力索预留孔的钢绞线穿束方法，首先，在塔筒基础上的预应力索预留孔设置导向杆，钢绞线在穿束牵引过程中经由导向杆上滚轮的转向作用后可以较精确地把钢绞线轴线定位于最合理的位置，而且导向杆的位置设置无需在混凝土塔筒内部增设附加装置或预留特定位置，将导向杆设置在塔筒基础上的预应力索预留孔也是实现钢绞线牵引的最佳位置。其次，钢绞线受牵引上升过程中的轴线和最终穿束完成后的钢绞线轴线基本一致，即处于基本垂直状态，使得钢绞线不容易晃动，能将钢绞线横向晃动力降至最小，亦可大大减少所需牵引力，也能保证牵引索和钢绞线能顺利通过第二筒节操作平台。再者，穿束过程更为顺畅，穿束牵引阻力更小，解决了牵引索和钢绞线受阻问题，可应用于多股钢绞线同时穿束牵引和成品预应力索穿束牵引。另外，操作步骤充分利用了施工平台上已有的牵引装置（例如卷扬机和定滑轮）和牵引索，且导向杆结构简洁、易于制作和使用、可重复使用，有助于降低施工成本。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：穿束牵引操作步骤更为方便，提高钢绞线穿束效率，穿束牵引过程更为顺畅，减少钢绞线横向晃动力和所需牵引力，能降低钢绞线穿束施工成本并提高施工效率。

附图说明

图1为现有技术钢绞线穿束方法的示意图；

图2为本发明利用风电塔筒基础预应力索预留孔的钢绞线穿束方法的示意图；

图3为本发明导向杆的结构示意图。

图中，1塔筒基础，11底部预应力索预留孔，2混凝土塔筒，21顶部筒节，22施工平台，23顶部预应力索预留孔，24门洞，25定滑轮，26牵引索，27操作平台，28导向滚轮，29导向滚轮，3钢绞线，4穿束完成后钢绞线轴线，5导向杆，51滚轮，52起吊板，53活动板，54插销，55固定板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图2，一种利用风电塔筒基础预应力索预留孔的钢绞线穿束方法，所述风电塔筒包括塔筒基础1和混凝土塔筒2，塔筒基础1上设置混凝土塔筒2，混凝土塔筒2包括沿竖直方向依次连接的多段筒节。塔筒基础1和混凝土塔筒2的顶部筒节21侧壁均设置若干预应力索预留孔，塔筒基础1上的预应力索预留孔为底部预应力索预留孔11，顶部筒节21上的预应力索预留孔为顶部预应力索预留孔23，底部预应力索预留孔11和顶部预应力索预留孔23一一对应。混凝土塔筒2的顶部筒节21设置施工平台22，混凝土塔筒2底部一侧设置门洞24。施工平台22上设置牵引装置和牵引索26，牵引装置包括卷扬机和定滑轮25。顶部筒节21（即第一筒节）下侧为第二筒节，第二筒节上设置操作平台27，操作平台27和筒节内壁之间设有空隙。

根据上述风电塔筒的结构，所述钢绞线穿束方法包括如下步骤：

步骤一，施工平台22设置牵引装置和牵引索26，门洞24外侧地面上设置支架，将运输至现场的钢绞线卷盘设置在支架上。钢绞线3由钢绞线卷盘引出至混凝土塔筒2内并等待穿束。在钢绞线3从钢绞线卷盘移动至混凝土塔筒2内的地面上设置若干导向滚轮29，钢绞线3在导向滚轮29上移动，钢绞线牵引时可调整导向滚轮位置，使钢绞线不落地并保证牵引过程顺畅。

步骤二，选取某个顶部预应力索预留孔23并将牵引装置和牵引索26移动至相应位置，将牵引索26穿过所述顶部预应力索预留孔23并由牵引装置下放至混凝土塔筒2内地面处。所述顶部预应力索预留孔23对应的底部预应力索预留孔11可拆卸固定有导向杆5，导向杆5能在底部预应力索预留孔11中转动，导向杆5上端设置滚轮51。

具体地，滚轮51直径可根据同时牵引的钢绞线根数确定，理论上，滚轮直径越大牵引阻力越小，但实际上受到混凝土塔筒内多个电气柜所占空间的限制，在混凝土塔筒底部不能设置直径太大的滚轮，当牵引钢绞线数量较多（例如成品索），滚轮直径可适当放大以降低牵引阻力，而当牵引单股钢绞线时滚轮直径则无需很大。一般来说，设置在底部预应力索预留孔上的导向杆高度需高于电气柜，由于可以使用卷扬机、定滑轮和牵引索来提升导向杆，不需要人力来插拔导向杆，因此滚轮直径大小和重量不是制约因素。

优选地，参见图3，导向杆5上部设置有折角结构，加上导向杆5能在底部预应力索预留孔11中转动，使得滚轮51能在牵引过程中自适应导向，更好地配合钢绞线轴线设置在最佳位置。导向杆5中部固设起吊板52，用于与牵引索26连接。导向杆5下部设置固定板55和活动板53，固定板55位于活动板53上方。固定板可保证直接将导向杆设置在塔筒基础1并保证一定的高度。活动板53配合有插销54，使得活动板能可拆卸地固定在导向杆的下部，当导向杆插入某个底部预应力索预留孔后可将活动板和插销安装设置在导向杆上，用于保证钢绞线拉伸分力不会导致导向杆从该底部预应力索预留孔中被拉出，使得导向杆在竖直方向不能移动。由此，当牵引索26下放至地面处后先与起吊板52连接，再通过牵引装置带动牵引索26并将导向杆5吊起，接着将导向杆5下部插入所述底部预应力索预留孔11后通过固定板55、活动板53和插销54将导向杆5固定在塔筒基础1上，然后解除牵引索26和起吊板52的连接。

步骤三，牵引索26绕过滚轮51，牵引索26端部设置有夹具并与等待穿束的钢绞线3端部连接。通过牵引装置带动牵引索26，牵引索26再带动钢绞线3绕过滚轮51并上升。

步骤四，钢绞线3先经过第二筒节高度位置处的空隙后，移动至顶部筒节21并穿过所述顶部预应力索预留孔23，将钢绞线3固定在混凝土塔筒2顶部，解除牵引索26和钢绞线3的连接，根据所述底部预应力索预留孔11位置要求截断钢绞线3（如牵引钢绞线为成品索，则无需截断）。

步骤五，将牵引索26穿过所述顶部预应力索预留孔23并由牵引装置下放至混凝土塔筒2内地面处，重复步骤三和步骤四直至所述顶部预应力索预留孔23内需设置的钢绞线全部穿束完成。

优选地，当顶部预应力索预留孔23内需设置的钢绞线全部穿束完成后，将活动板53和插销54从导向杆5拆下，导向杆5等待被牵引索26再次吊起，然后由牵引索26将导向杆5插入到下一个需要进行钢绞线牵引的底部预应力索预留孔，并通过固定板55、活动板53和插销54固定在塔筒基础1上。

另外，导向杆移出底部预应力索预留孔后，对于单根钢绞线，根据编号依次将钢绞线下端放进底部预应力索预留孔并穿入下部锚具，对于成品索则是整根放入。

步骤六，重复步骤二至步骤五，直至混凝土塔筒需设置的钢绞线全部穿束完成。

本实施例中，操作人员在顶部筒节的施工平台上操作卷扬机进行穿束和牵引；操作人员在第二筒节的操作平台上辅助钢绞线通过空隙和顶部预应力索预留孔；操作人员在混凝土塔筒底部地面完成导向杆就位、连接牵引索和钢绞线、调整导向杆滚轮的位置、观察钢绞线穿束牵引过程；操作人员在塔筒基础内完成导向杆上活动板和插销的拆装工作。

本发明利用风电塔筒基础预应力索预留孔的钢绞线穿束方法，可适用于风电塔筒体外预应力结构，并可充分利用设置在顶部筒节的牵引装置，并能保证钢绞线穿束牵引时的轴线和理论轴线基本一致。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种利用风电塔筒基础预应力索预留孔的钢绞线穿束方法，所述塔筒基础（1）上设置混凝土塔筒（2），混凝土塔筒（2）的顶部筒节（21）设置施工平台（22），混凝土塔筒（2）底部一侧设置门洞（24）；其特征在于：所述钢绞线穿束方法包括如下步骤：

步骤一，施工平台（22）设置牵引装置和牵引索（26），门洞（24）外侧地面上设置支架，将运输至现场的钢绞线卷盘设置在支架上，钢绞线（3）由钢绞线卷盘引出并等待穿束；

步骤二，选取混凝土塔筒（2）上某个顶部预应力索预留孔（23）并将牵引装置和牵引索（26）移动至相应位置，将牵引索（26）穿过所述顶部预应力索预留孔（23）并由牵引装置下放至混凝土塔筒（2）内地面处；所述顶部预应力索预留孔（23）对应的底部预应力索预留孔（11）可拆卸固定设置导向杆（5），导向杆（5）上端设置有滚轮（51），所述导向杆（5）上部设置有折角结构并能在所述底部预应力索预留孔（11）中转动；

步骤三，牵引索（26）绕过滚轮（51），牵引索（26）端部设置有夹具并与等待穿束的钢绞线（3）端部连接；通过牵引装置带动牵引索（26），牵引索（26）再带动钢绞线（3）绕过滚轮（51）并上升；

步骤四，钢绞线（3）移动至顶部筒节（21）并穿过所述顶部预应力索预留孔（23），将钢绞线（3）固定在混凝土塔筒（2）顶部，解除牵引索（26）和钢绞线（3）的连接，根据所述底部预应力索预留孔（11）位置要求截断钢绞线（3）；

步骤五，将牵引索（26）穿过所述顶部预应力索预留孔（23）并由牵引装置下放至混凝土塔筒（2）内地面处，重复步骤三和步骤四直至所述顶部预应力索预留孔（23）内需设置的钢绞线全部穿束完成；

步骤六，重复步骤二至步骤五，直至混凝土塔筒需设置的钢绞线全部穿束完成；

所述步骤二中，导向杆（5）中部固设起吊板（52），导向杆（5）下部设置固定板（55）和可拆卸的活动板（53），固定板（55）位于活动板（53）上方，活动板（53）配合有插销（54），牵引索（26）下放至地面处后先与起吊板（52）连接，再通过牵引装置带动牵引索（26）并将导向杆（5）吊起，接着将导向杆（5）下部插入所述底部预应力索预留孔（11）后通过固定板（55）、活动板（53）和插销（54）将导向杆（5）固定在塔筒基础（1）上，然后解除牵引索（26）和起吊板（52）的连接。

2.根据权利要求1所述的利用风电塔筒基础预应力索预留孔的钢绞线穿束方法，其特征在于：所述步骤一中，钢绞线卷盘至混凝土塔筒（2）内的地面上设置若干导向滚轮（29），钢绞线（3）在导向滚轮（29）上移动。

3.根据权利要求1所述的利用风电塔筒基础预应力索预留孔的钢绞线穿束方法，其特征在于：所述步骤一中，牵引装置包括定滑轮（25）和卷扬机。

4.根据权利要求1所述的利用风电塔筒基础预应力索预留孔的钢绞线穿束方法，其特征在于：所述步骤五中，所述顶部预应力索预留孔（23）内需设置的钢绞线全部穿束完成后，将活动板（53）和插销（54）从导向杆（5）拆下，导向杆（5）等待牵引索（26）下放后再次被吊起。

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