CN113982846A - 混合式塔架 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种混合式塔架，包括塔筒、预应力转换段以及预应力索。塔筒包括沿塔筒的高度方向叠层设置的基础筒段、多个混凝土塔筒段及钢塔筒段；其中混凝土塔筒段呈筒状。预应力转换段设于相邻的两个混凝土塔筒段之间。预应力索设于混凝土塔筒段内。预应力索至少包括第一类预应力索和第二类预应力索，第一类预应力索连接于基础筒段与预应力转换段之间，第二类预应力索连接于预应力转换段与钢塔筒段之间；其中在塔筒的高度方向上，第一类预应力索与第二类预应力索部分重合。如此灵活配置预应力索，节省预应力索的用量，降低成本。

Description

混合式塔架
技术领域
本申请涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种混合式塔架。
背景技术
随着风力发电机组大型化和高塔化的市场需求逐渐显现，采用混凝土-钢混合式塔架相比纯钢塔结构更具经济性优势，已逐渐成为大型风力发电机组高塔的首选方案，其中，混凝土塔架采用的体外预应力体系相对体内预应力体系具备安装效率高、易维护、易更换等优点，已成为主流预应力体系方案。大型风力发电机组的混合式塔架的体外预应力索受塔底设计要求控制，而随着塔筒高度的升高，塔架结构实际不需要配置和塔底相同的预应力索用量。而传统方案的钢绞线均从混凝土结构顶部贯穿伸至基础锚固端，造成钢绞线材料用量的浪费。
发明内容
本申请提供一种降低成本的混合式塔架。
本申请实施例提供一种混合式塔架，包括：
塔筒，包括沿所述塔筒的高度方向叠层设置的基础筒段、多个混凝土塔筒段及钢塔筒段；其中，所述混凝土塔筒段呈筒状；
预应力转换段，设于相邻的两个所述混凝土塔筒段之间；以及
预应力索，设于所述混凝土塔筒段内；所述预应力索至少包括第一类预应力索和第二类预应力索，所述第一类预应力索连接于所述基础筒段与所述预应力转换段之间，所述第二类预应力索连接于所述预应力转换段与所述钢塔筒段之间；其中，在所述塔筒的高度方向上，所述第一类预应力索与所述第二类预应力索部分重合。
可选的，所述预应力转换段设置为多个；所述预应力索还包括第三类预应力索，所述第三类预应力索连接于相邻的两个所述预应力转换段之间，在所述塔筒的高度方向上，所述第三类预应力索分别与所述第一类预应力索、所述第二类预应力索部分重合。
可选的，所述混合式塔架还包括多个第一类锚头和多个第二类锚头，所述多个第一类锚头设于所述预应力转换段朝向所述基础筒段的一面，所述多个第二类锚头设于所述预应力转换段朝向所述钢塔筒段的一面；其中，所述第一类预应力索从所述基础筒段沿所述塔筒的高度方向向上延伸，穿过所述预应力转换段与所述第二类锚头连接，所述第二类预应力索从所述钢塔筒段沿所述塔筒的高度方向向下延伸，穿过所述预应力转换段与所述第一类锚头连接。
可选的，所述混合式塔架还包括承压板，所述第一类锚头与所述预应力转换段之间、所述第二类锚头与所述预应力转换段之间均设有所述承压板，所述承压板用以支撑所述第一类锚头和所述第二类锚头。
可选的，所述基础筒段的内部设有固定部；所述混合式塔架还包括多个第一类锚头，所述多个第一类锚头设于所述固定部，所述第一类预应力索从所述预应力转换段沿所述塔筒的高度方向向下延伸，穿过所述基础筒段的顶面与所述第一类锚头连接。
可选的，所述混合式塔架还包括混凝土转换段，设于所述混凝土塔筒段与所述钢塔筒段之间，所述第二类预应力索穿过所述混凝土转换段与所述钢塔筒段连接。
可选的，所述混合式塔架还包括多个第二类锚头，所述多个第二类锚头设于所述钢塔筒段，所述第二类预应力索从所述预应力转换段沿所述塔筒的高度方向向上延伸，穿过所述混凝土转换段与所述第二类锚头连接。
可选的，所述第一类预应力索与所述第二类预应力索沿所述塔筒的周向方向间隔设置。
可选的，所述混凝土塔筒段在所述塔筒的高度方向的尺寸大于所述预应力转换段在所述塔筒的高度方向的尺寸。
可选的，所述第一类预应力索的横截面积等于或大于所述第二类预应力索的横截面积。
可选的，所述预应力转换段呈柱体结构或锥台形结构。
可选的，所述混凝土塔筒段呈柱体结构或锥台形结构。
根据本申请实施例提供的技术方案，塔筒包括沿塔筒的高度方向叠层设置的基础筒段、多个混凝土塔筒段及钢塔筒段；其中，在相邻的两个混凝土塔筒段之间设有预应力转换段及在混凝土塔筒段内设有预应力索；预应力索至少包括第一类预应力索和第二类预应力索，第一类预应力索连接于基础筒段与预应力转换段之间，第二类预应力索连接于预应力转换段与钢塔筒段之间；其中，在塔筒的高度方向上，第一类预应力索与第二类预应力索部分重合。如此灵活配置预应力索，节省预应力索的用量，降低成本。
附图说明
图1所示为本申请的混合式塔架的一个实施例的截面示意图。
图2所示为图1所示的混合式塔架的A1处的一个实施例的截面示意图。
图3所示为图1所示的混合式塔架的A2处的截面示意图。
图4所示为图1所示的混合式塔架的A3处的截面示意图。
图5所示为图2所示的混合式塔架沿B-B线的一个实施例的截面示意图。
图6所示为图2所示的混合式塔架沿B-B线的另一个实施例的截面示意图。
图7所示为图2所示的混合式塔架沿B-B线的又一个实施例的截面示意图。
图8所示为图2所示的混合式塔架的A1处的另一个实施例的截面示意图。
图9所示为本申请的混合式塔架的另一个实施例的截面结构示意图。
图10所示为本申请的混合式塔架的又一个实施例的截面结构示意图。
图11所示为本申请的混合式塔架的再一个实施例的截面结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”包括两个，相当于至少两个。“包括”或者“包含”等似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
本申请实施例提供一种混合式塔架，包括塔筒、预应力转换段以及预应力索。塔筒包括沿塔筒的高度方向叠层设置的基础筒段、多个混凝土塔筒段及钢塔筒段；其中混凝土塔筒段呈筒状。预应力转换段设于相邻的两个混凝土塔筒段之间。预应力索设于混凝土塔筒段内。预应力索至少包括第一类预应力索和第二类预应力索，第一类预应力索连接于基础筒段与预应力转换段之间，第二类预应力索连接于预应力转换段与钢塔筒段之间；其中在塔筒的高度方向上，第一类预应力索与第二类预应力索部分重合。如此灵活配置预应力索，节省预应力索的用量，降低成本。
本申请提供一种混合式塔架。下面结合附图，对本申请的混合式塔架进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
图1所示为本申请的混合式塔架10的一个实施例的截面示意图。如图1所示，混合式塔架10包括塔筒11、预应力转换段12以及预应力索13。具体地，塔筒11包括沿塔筒11的高度方向叠层设置的基础筒段111、多个混凝土塔筒段112及钢塔筒段113。塔筒11的高度方向指的是塔筒11的轴向方向Y。沿塔筒11的轴向方向Y叠层设置多个混凝土塔筒段112，可灵活调整混合式塔架10的高度，以适应混合式塔架10的不同载荷需求和不同高度需求。以及结合基础筒段111、钢塔筒段113形成混凝土-钢混合式结构，更具经济性优势，从而降低综合成本。
预应力转换段12设于相邻的两个混凝土塔筒段112之间，用以承载不同的预应力索13。混凝土塔筒段112呈筒状。预应力索13设于混凝土塔筒段112内，有利于组装、维护和更换。预应力索13至少包括第一类预应力索131和第二类预应力索132。第一类预应力索131连接于基础筒段111与预应力转换段12之间。第二类预应力索132连接于预应力转换段12与钢塔筒段113之间。其中在塔筒11的高度方向上，第一类预应力索131与第二类预应力索132部分重合。
在图1所示的实施例中，在基础筒段111和钢塔筒段113之间设有两个混凝土塔筒段112，叠层设置的两个混凝土塔筒段112通过一个预应力转换段12转换预应力，但本申请中不仅限于此。第一类预应力索131在塔筒11的轴向方向Y沿基础筒段111从下至上穿过预应力转换段12，并组装于预应力转换段12的顶部。第二类预应力索132在塔筒11的轴向方向Y沿钢塔筒段113从上至下穿过预应力转换段12，并组装于预应力转换段12的底部。在此过程中，第一类预应力索131和第二类预应力索132在预应力转换段12上部分重叠，预应力转换段12作为预应力接力段，实现预应力索13的预应力在高度方向的转换，如此可提升预应力索13在塔筒11的高度方向上的材料利用率。与相关技术相比，灵活配置预应力索13，可节省预应力索13的用量，降低成本。
在图1所示的实施例中，混凝土塔筒段112在塔筒11的高度方向的尺寸大于预应力转换段12在塔筒11的高度方向的尺寸。预应力转换段12用于接力转换预应力索13，其在塔筒11的高度方向上不宜过长也不易过短。过短时无法满足预应力需求。过长时会造成预应力索13的浪费。因此，预应力转换段12的具体长度可根据实际需求设计，在本申请中不作限定。
随着塔筒11高度的升高，混合式塔架10可以不需要配置和塔底相同的预应力索的用量。因此，将第一类预应力索131的横截面积设置等于或大于第二类预应力索132的横截面积，以保证位于塔筒11的顶部的第二类预应力索132的用量少于位于塔筒11的底部的第一类预应力索131，从而降低成本。另外，将基础筒段111的截面积设置等于或大于混凝土塔筒段112的截面积。混凝土塔筒段112的截面积设置等于或大于钢塔筒段113的截面积。如此可节约浇筑成型的成本。
在一些实施例中，预应力索13包括钢绞线或平行钢束线。在一些实施例中，预应力索13包括钢绞线。在其他一些实施例中，预应力索13包括平行钢束线。在本实施例中，第一类预应力索131和第二类预应力索132均使用钢绞线，其承载能力较强。
图2所示为图1所示的混合式塔架10的A1处的截面示意图。如图2所示，混合式塔架10还包括多个第一类锚头14、多个第二类锚头15以及承压板16。在一些实施例中，多个第一类锚头14设于预应力转换段12朝向基础筒段111的一面，用于固定第二类预应力索132。结合图1和图2所示的实施例中，第二类预应力索132从钢塔筒段113沿塔筒11的高度方向向下延伸，穿过预应力转换段12与第一类锚头14连接。通过设置多个第一类锚头14，固定第二类预应力索132，保证第二类预应力索132的预应力不损失，且组装方式简单、固定效果稳定可靠。
在一些实施例中，多个第二类锚头15设于预应力转换段12朝向钢塔筒段113的一面，用以固定第一类预应力索131。结合图1和图2所示的实施例中，第一类预应力索131从基础筒段111沿塔筒11的高度方向向上延伸，穿过预应力转换段12与第二类锚头15连接。通过设置多个第二类锚头15，固定第一类预应力索131，保证第一类预应力索131的预应力不损失，且组装方式简单、固定效果稳定可靠。
在一些实施例中，第一类锚头14与预应力转换段12之间、第二类锚头15与预应力转换段12之间均设有承压板16。承压板16可以是钢板或钢筋混凝土板，具有足够的刚度。承压板16用以支撑第一类锚头14和第二类锚头15，增大第一类锚头14与预应力转换段12的接触面积，以及第二类锚头15与预应力转换段12的接触面积，有效集中第一类锚头14与第二类预应力索132之间的张拉力，以及第二类锚头15与第一类预应力索131之间的张拉力，可防止第一类锚头14、第二类锚头15松动，从而保护第一类锚头14和第二类锚头15。
与相关技术相比，多个第一类锚头14和多个第二类锚头15均设于在塔筒11的内部，可提高张拉效率和降低张拉成本。另外，多个第一类锚头14固定于预应力转换段12的底面且位于同一平面。多个第二类锚头15固定于预应力转换段12的顶面且位于同一平面。如此可节约浇筑成型的成本，有利于生产和组装。
在一些实施例中，承压板16可以是整块支撑板，以共同支撑多个第一类锚头14或多个第二类锚头15。在其他一些实施例中，承压板16可以是分离的多个支撑块，以分别支撑单个第一类锚头14或单个第二类锚头15。在本申请中不做限定。
图3所示为图1所示的混合式塔架10的A2处的截面示意图。如图3所示，基础筒段呈上小下大的锥台形结构，与地面的接触面积大，稳定可靠。基础筒段111的内部设有固定部114。在一些实施例中，固定部114可以是固定块或固定环或固定平台或固定腔内的固定面等，在本申请中不作限定。
在一些实施例中，多个第一类锚头14设于固定部114，第一类预应力索131从预应力转换段12沿塔筒11的高度方向向下延伸，穿过基础筒段111的顶面与第一类锚头14连接。由于混合式塔架10的底部所受到的张拉力较大，因此将第一类预应力索131组装于基础筒段111的内部，稳定性更好。
结合图1和图3所示的实施例中，第一类预应力索131设于基础筒段111和预应力转换段12之间，其底端穿过基础筒段111的顶面与第一类锚头14固定，其顶端穿过预应力转换段12与第二类锚头15固定。如此设置，第一类预应力索131的上下两端分别通过第一类锚头14、第二类锚头15，可加强固定效果，使第一类预应力索131的固定效果更好，稳定可靠。
在一些实施例中，第一类锚头14与固定部114之间设有承压板16，增大第一类锚头14与固定部114的接触面积，有效集中第一类锚头14与固定部114之间的张拉力，可防止第一类锚头14松动，从而保护第一类锚头14。
图4所示为图1所示的混合式塔架10的A3处的截面示意图。如图4所示，混合式塔架10还包括混凝土转换段17，设于混凝土塔筒段112与钢塔筒段113之间，用于连接混凝土塔筒段112与钢塔筒段113。在一些实施例中，第二类预应力索132穿过混凝土转换段17与钢塔筒段113连接，使第二类预应力索132连接于预应力转换段12与钢塔筒段113之间。如此设置，将第二类预应力索132的顶端固定于钢塔筒段113，固定稳定可靠。在一些实施例中，多个第二类锚头15设于钢塔筒段113，第二类预应力索132从预应力转换段12沿塔筒11的高度方向向上延伸，穿过混凝土转换段17与第二类锚头15连接。
结合图1和图4所示的实施例中，第二类预应力索132设于预应力转换段12和钢塔筒段113之间，其底端穿过预应力转换段12与第一类锚头14固定，其顶端穿过混凝土转换段17与第二类锚头15固定。如此设置，第二类预应力索132的上下两端分别通过第一类锚头14、第二类锚头15，可加强固定效果，使第二类预应力索132的固定效果更好，稳定可靠。
在一些实施例中，第二类锚头15与钢塔筒段113之间设有承压板16，增大第二类锚头15与钢塔筒段113的接触面积，有效集中第二类锚头15与钢塔筒段113之间的张拉力，可防止第二类锚头15松动，从而保护第二类锚头15。
图5所示为图2所示的混合式塔架10沿B-B线的一个实施例的截面示意图。如图5所示，第一类预应力索131与第二类预应力索132沿塔筒11的周向方向间隔设置。在图5所示的实施例中，第一类预应力索131与第二类预应力索132沿塔筒11的周向方向均匀设置。如此设置，使第一类预应力索131与第二类预应力索132的分布均匀，从而使得混合式塔架10的张拉力均匀。
需要说明的是，第一类预应力索131和第二类预应力索132的数量根据实际需求设计，在本申请中不作限定。
图6所示为图2所示的混合式塔架20沿B-B线的另一个实施例的截面示意图。图6所示的实施例与图5所示的实施例相似，主要区别是，第一类预应力索231的数量多于第二类预应力索232的数量。第二类预应力索232之间间隔的第一类预应力索231的数量多于第一类预应力索231之间间隔的第二类预应力索232的数量。
图7所示为图2所示的混合式塔架30沿B-B线的又一个实施例的截面示意图。图7所示的实施例与图6所示的实施例相似，主要区别是，第二类预应力索332的数量多于第一类预应力索331的数量。第一类预应力索331之间间隔的第二类预应力索332的数量多于第二类预应力索332之间间隔的第一类预应力索331的数量。
在一些实施例中，预应力转换段12呈柱体结构或锥台形结构。在图1所示的实施例中，预应力转换段12呈柱体结构。在一些实施例中，混凝土塔筒段112呈柱体结构或锥台形结构。在图1所示的实施例中，混凝土塔筒段112呈柱体结构。在其他一些实施例中，混凝土塔筒段112呈锥台形结构。在本申请中不作限定。在一些实施例中，对基础筒段111、混凝土塔筒段112及钢塔筒段113的横截面不作限定。其横截面可以是圆环形、正多边形、圆角多边形中的其中一者。预应力转换段12的截面积和混凝土塔筒段112的截面积相适配。混凝土转换段17的截面积和混凝土塔筒段112、钢塔筒段113的截面积相适配。具体根据实际需求设定，在本申请中不作限定。
需要说明的是，预应力转换段12、混凝土塔筒段112的结构可以根据实际需要设计，在本申请中不作限定。
图8所示为图2所示的混合式塔架40的预应力转换段42的另一个实施例的示意图。图8所示的实施例与图2所示的实施例相似，主要区别是，预应力转换段42呈下大上小的锥台形结构。与图2所示的实施例相比，可节约浇筑成型的成本。
图9所示为本申请的混合式塔架50的另一个实施例的截面结构示意图。图9所示的实施例与图1所示的实施例相似，主要区别是，预应力转换段22设置为多个。在图9所示的实施例中，预应力转换段52的数量设置为两个。混凝土塔筒段512的数量设置三个。其中，每个预应力转换段52设于相邻的混凝土塔筒段512之间，用于转换预应力索53的预应力。在一些实施例中，预应力索53还包括第三类预应力索533，第三类预应力索533连接于相邻的两个预应力转换段52之间。在塔筒51的高度方向上，第三类预应力索533分别与第一类预应力索531、第二类预应力索532部分重合。在图9所示的实施例中，第三类预应力索533的底部与第一类预应力索531在塔筒51的高度方向上部分重合。第三类预应力索533的顶部与第二类预应力索532在塔筒51的高度方向上部分重合。如此设置，可通过调整预应力转换段52的数量、混凝土塔筒段512的数量，以及适应性增加第三类预应力索533，可实现混合式塔架50的预应力接力式转换，提高混合式塔架50的预应力索53的材料利用率，降低成本。并且可满足混合式塔架50的不同载荷需求和不同高度需求，以达到混合式塔架50高度和预应力体系的可调性，适用范围更广。
图10所示为本申请的混合式塔架60的又一个实施例的截面结构示意图。图10所示的实施例与图9所示的实施例相似，主要区别是，靠近钢塔筒段613的预应力转换段62呈锥台形结构。
图11所示为本申请的混合式塔架70的再一个实施例的截面结构示意图。图11所示的实施例与图9所示的实施例相似，主要区别是，靠近钢塔筒段713的预应力转换段72和靠近基础筒段711的预应力转换段72均呈锥台形结构。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种混合式塔架，其特征在于，包括：
塔筒，包括沿所述塔筒的高度方向叠层设置的基础筒段、多个混凝土塔筒段及钢塔筒段；其中，所述混凝土塔筒段呈筒状；
预应力转换段，设于相邻的两个所述混凝土塔筒段之间；以及
预应力索，设于所述混凝土塔筒段内；所述预应力索至少包括第一类预应力索和第二类预应力索，所述第一类预应力索连接于所述基础筒段与所述预应力转换段之间，所述第二类预应力索连接于所述预应力转换段与所述钢塔筒段之间；其中，在所述塔筒的高度方向上，所述第一类预应力索与所述第二类预应力索部分重合。
2.根据权利要求1所述的混合式塔架，其特征在于，所述预应力转换段设置为多个；所述预应力索还包括第三类预应力索，所述第三类预应力索连接于相邻的两个所述预应力转换段之间；其中，在所述塔筒的高度方向上，所述第三类预应力索分别与所述第一类预应力索、所述第二类预应力索部分重合。
3.根据权利要求1所述的混合式塔架，其特征在于，所述混合式塔架还包括多个第一类锚头和多个第二类锚头，所述多个第一类锚头设于所述预应力转换段朝向所述基础筒段的一面，所述多个第二类锚头设于所述预应力转换段朝向所述钢塔筒段的一面；其中，所述第一类预应力索从所述基础筒段沿所述塔筒的高度方向向上延伸，穿过所述预应力转换段与所述第二类锚头连接，所述第二类预应力索从所述钢塔筒段沿所述塔筒的高度方向向下延伸，穿过所述预应力转换段与所述第一类锚头连接。
4.根据权利要求3所述的混合式塔架，其特征在于，所述混合式塔架还包括承压板，所述第一类锚头与所述预应力转换段之间、所述第二类锚头与所述预应力转换段之间均设有所述承压板，所述承压板用以支撑所述第一类锚头和所述第二类锚头。
5.根据权利要求1所述的混合式塔架，其特征在于，所述基础筒段的内部设有固定部；所述混合式塔架还包括多个第一类锚头，所述多个第一类锚头设于所述固定部，所述第一类预应力索从所述预应力转换段沿所述塔筒的高度方向向下延伸，穿过所述基础筒段的顶面与所述第一类锚头连接。
6.根据权利要求1所述的混合式塔架，其特征在于，所述混合式塔架还包括混凝土转换段，设于所述混凝土塔筒段与所述钢塔筒段之间，所述第二类预应力索穿过所述混凝土转换段与所述钢塔筒段连接。
7.根据权利要求6所述的混合式塔架，其特征在于，所述混合式塔架还包括多个第二类锚头，所述多个第二类锚头设于所述钢塔筒段，所述第二类预应力索从所述预应力转换段沿所述塔筒的高度方向向上延伸，穿过所述混凝土转换段与所述第二类锚头连接。
8.根据权利要求1所述的混合式塔架，其特征在于，所述第一类预应力索与所述第二类预应力索沿所述塔筒的周向方向间隔设置。
9.根据权利要求1所述的混合式塔架，其特征在于，所述混凝土塔筒段在所述塔筒的高度方向的尺寸大于所述预应力转换段在所述塔筒的高度方向的尺寸；和/或
所述第一类预应力索的横截面积等于或大于所述第二类预应力索的横截面积。
10.根据权利要求1所述的混合式塔架，其特征在于，所述预应力转换段呈柱体结构或锥台形结构；和/或
所述混凝土塔筒段呈柱体结构或锥台形结构。
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