CN115199476A - 一种塔筒全包覆式加固补强系统及塔筒加固补强方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塔筒全包覆式加固补强系统及采用该系统对塔筒加固补强的方法；该系统包括固定法兰、装配式包覆壳体以及补强填料层。所述固定法兰固定环套设置在塔筒筒底外部。装配式包覆壳体的底端固定在固定法兰上，并整体包覆设置在塔筒筒壁的外部，装配式包覆壳体的内壁与塔筒筒壁以及固定法兰的上表面之间共同构成有夹层腔室。补强填料层填充在所述夹层腔室内。本发明的系统和方法能够在不破坏塔筒原本结构的前提下，对整个塔体进行快速装配式包覆补强，整体补强效果优良，补强工艺简单快捷，补强效率高，应用性强，利于大规模推广和应用。

Description

一种塔筒全包覆式加固补强系统及塔筒加固补强方法

技术领域

本发明涉及风电塔筒补强设备，具体涉及一种塔筒全包覆式加固补强系统及塔筒加固补强方法，属于风电塔的建筑技术领域和加固补强技术领域。

背景技术

作为风力发电机组中的主要支承装置的风电塔筒，它将风电机与地面联结，为水平轴风轮提供需要的高度，而且要承受极限风速产生的载荷。因此，它在保证风力发电机组的正常运行下，还要保障自身结构的安全性能。

然而，长期处于恶劣环境的风电塔筒，在遭受到往复疲劳载荷和材料性能劣化的不利因素后，使得风电塔筒出现筒壁变薄，刚度降低，承载力下降的现象，甚至在极端情况下容易造成屈曲破坏。现有技术的塔筒加固方法常采用的是进行局部锚固加固的方法，如CN212928066U公开了一种风力机塔筒加固装置，包括塔筒本体，所述塔筒本体的外表面从上至下依次固定套设有第一加固结构和第二加固结构，所述第一加固结构包括第一连接套，所述第一连接套的外表面固定连接有第一支架，所述第一支架远离第一连接套的一端活动连接有第一连接杆，所述第一连接杆的底部开设有定位槽，所述第一连接杆远离第一支架的一端活动套设有第一连接管，所述第一连接管的底部设置有第一螺栓。又如CN113819008A公开了一种风电塔筒底部加固结构，包括两个半圆形的加固肋，且两个所述加固肋与塔筒表面贴合接触，两个所述加固肋顶部套设有用于连接两个所述加固肋的紧固定位套，且所述紧固定位套与所述加固肋可拆卸连接，两个所述加固肋上均设置有连接槽，且所述连接槽内设置有加固连接钩，所述加固连接钩上均匀可拆卸设置有若干个锚固结构。局部加固仅能对塔筒的局部进行补强，无法实现塔筒的整体补强，补强效果有效。而对塔筒进行整体加固的方式也仅仅是在塔筒外部简单的架设架体的方式，例如CN207905996U公开了一种风力机塔筒加固装置，包括加固装置基础节和标准节。基础节采用螺栓连接的方式与塔筒底部基础固接，标准节依次安装于基础节之上，基础节与标准节依靠可伸缩支撑与塔筒相固定。专利文献 CN113914700A公开了一种用于风电机组混凝土转接段的加固结构及施工方法。加固结构包括内外钢板、自锁锚栓群、对拉锚栓群、新增外包层、钢筋网片。所述内外钢板上预留锚栓孔且焊有栓钉，分别布置于混凝土塔筒顶部内侧及混凝土转接段与混凝土塔筒顶部外侧，所述对拉锚栓群及所述自锁锚栓群分别将内外钢板与原混凝土结构相连接，所述新增外包层由胶凝材料填充而成，位于外钢板与混凝土转接段及混凝土塔筒顶部之间，粘结内外钢板、混凝土转接段、混凝土塔筒顶部、自锁锚栓群、对拉锚栓群、钢筋网片及栓钉，所述钢筋网片置于新增外包层之中，并部分植入混凝土转接段与混凝土塔筒顶部。虽然其公开了在塔筒内外增设包覆加固层的方法，但是将其固定时需要穿插破坏原本的混凝土塔体，其补强过程复杂且缓慢，并且对塔筒的加固补强效果有限。

综上所述，现有技术无论是具备锚固牵拉时局部补强还是整体框架式和穿插固定式包覆补强均存在不足，因此，提出一种在不损害原本塔体的前提下进行塔筒整体加补强的技术具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种塔筒全包覆式加固补强系统及采用该系统对塔筒进行加固补强的方法；本发明的系统和方法能够在不破坏塔筒原本结构的前提下，对整个塔体进行快速装配式包覆补强，整体补强效果优良，补强工艺简单快捷，补强效率高，应用性强。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案具体如下所述：

根据本发明的第一种实施方案，提供一种塔筒全包覆式加固补强系统。

一种塔筒全包覆式加固补强系统，该系统包括固定法兰、装配式包覆壳体以及补强填料层。所述固定法兰固定环套设置在塔筒筒底外部。装配式包覆壳体的底端固定在固定法兰上，并整体包覆设置在塔筒筒壁的外部，装配式包覆壳体的内壁与塔筒筒壁以及固定法兰的上表面之间共同构成有夹层腔室。补强填料层填充在所述夹层腔室内。

作为优选，所述固定法兰包括第一固定法兰和第二固定法兰。第一固定法兰通过第一锚杆连接件固定环套贴设在塔筒筒底法兰的外侧，并与塔筒筒底法兰紧密贴合。第二固定法兰环套贴设在塔筒筒壁上，并位于第一固定法兰的上方。其中第一锚杆连接件的底端固定在塔筒的底基中，其上端贯穿第一固定法兰后与第二固定法兰固定连接。第二固定法兰的上表面还固定设置有第二锚杆连接件(具体为将第二锚杆连接件的下端固定于第二固定法兰上，即第二锚杆连接件的下端可以贯穿或不贯穿第二固定法兰进行固定，若贯穿第二固定法兰后，第二锚杆连接件的底端位于第一固定法兰与第二固定法兰之间)。

作为优选，所述装配式包覆壳体包括筒底支撑薄壳结构和筒体包覆薄壳结构。筒底支撑薄壳结构和筒体包覆薄壳结构均为与塔筒外形所对应的上窄下宽的筒状结构，并均环套设置在塔筒筒壁外部。筒底支撑薄壳结构的底端固定在固定法兰上，筒底支撑薄壳结构的顶端与筒体包覆薄壳结构的底端均通过支撑法兰固定在第二锚杆连接件的上端，其中支撑法兰位于筒底支撑薄壳结构的顶端与筒体包覆薄壳结构的底端之间。

作为优选，筒底支撑薄壳结构由多块筒底薄壳板拼接构成。所述筒底薄壳板的顶端均设置有向内弯折的第一水平翼缘，其底端均设置有向下弯折的第一竖直翼缘。在筒底薄壳板的第一水平翼缘、第一竖直翼缘以及其左右两侧的侧边缘部均开设有固定通孔。筒底薄壳板的底端通过第一竖直翼缘和第一双层连接件固定在第一固定法兰和第二固定法兰上。筒底薄壳板的上端通过第一水平翼缘套接固定在第二锚杆连接件的上端部，第一水平翼缘的上表面与支撑法兰的下表面紧密贴合。在塔筒筒体的周向方向上，任意相邻的两块筒底薄壳板的侧边缘部之间通过工字型三角连接件进行连接，并且所述工字型三角连接件的水平端固定在第二固定法兰上，其竖直端固定在塔筒筒壁上。

作为优选，第一双层连接件由两块环形钢板构成，包括第一内板和第一外板。其中，第一内板的内壁下部与第一固定法兰的外壁固定连接，第一内板的内壁上部与第二固定法兰的外壁固定连接。第一竖直翼缘通过第一外板固定在第一内板和第一外板之间。

作为优选，所述工字型三角连接件由三块钢板构成，包括水平工字板、竖直工字板以及工字斜板，水平工字板、竖直工字板以及工字斜板依次首尾相连形成三角形结构。其中水平工字板固定在第二固定法兰上，竖直工字板固定贴合在塔筒筒壁上。在工字斜板的长度方向上开设有两排与筒底薄壳板两侧侧边缘部固定通孔相对应的固定孔。任意一块筒底薄壳板均通过螺栓与工字斜板固定连接。

作为优选，筒体包覆薄壳结构由多块筒体薄壳板拼接构成。任意一块筒体薄壳板的侧边缘部均开设有固定通孔。在塔筒筒体的竖直方向上，任意相邻的两块筒体薄壳板的侧边缘部之间通过纵向连接板进行连接。其中，位于最下端的筒体薄壳板的底端均设置有向内弯折的第二水平翼缘，第二水平翼缘上开设有固定通孔，位于最下端的筒体薄壳板通过第二水平翼缘固定在支撑法兰上。在塔筒筒体的周向方向上，任意相邻的两块筒体薄壳板的侧边缘部之间通过环向连接板进行连接。

作为优选，纵向连接板和环向连接板均为工字型结构，包括内侧翼板、腹板和外侧翼板。内侧翼板和外侧翼板呈平行式设置在腹板的两端。内侧翼板的表面固定贴合在塔筒的桶壁上。在外侧翼板的长度方向上开设有两排与筒体薄壳板侧边缘部固定通孔相对应的固定孔。任意一块筒体薄壳板与外侧翼板之间均通过螺栓进行固定连接。优选，纵向连接板和环向连接板的腹板上均开设有钢筋通孔。

作为优选，该系统还包括有第三固定法兰和第二双层连接件。第三固定法兰通过第二双层连接件固定环套贴设在塔筒筒壁上，并位于塔筒筒顶法兰的上方。在塔筒筒体的竖直方向上，位于最上端的筒体薄壳板的上端均设置有向上弯折的第二竖直翼缘。第二双层连接件由两块环形钢板构成，包括第二内板和第二外板。其中，第二内板的内壁与第三固定法兰以及塔筒筒顶法兰的外壁固定连接，第二竖直翼缘通过第二外板固定在第二内板和第二外板之间。

作为优选，该系统还包括有补强骨架。所述补强骨架为设置在装配式包覆壳体的内壁与塔筒筒壁以及固定法兰的上表面之间的夹层腔室内。补强骨架与塔筒筒体之间通过J型栓钉和/或环形硬质箍件进行固定连接，补强骨架与装配式包覆壳体之间为绑扎式或焊接式固定连接。优选，所述补强骨架为钢制骨架和/或硬质复合材质骨架。作为优选，第一固定法兰、第二固定法兰以及第三固定法兰上均开设有注浆孔。注浆完成后，补强骨架于固化后的浆料共同构成所述补强填料层。

作为优选，该系统还包括有骨架环套连接件，包括弧形固定套板与连接弧板。多个所述弧形固定套板沿塔筒外壁的周向首尾相连构成一个紧贴在塔筒筒壁上的固定环套。多块所述连接弧板设置在弧形固定套板的上方并且连接弧板的下端部分板体位于弧形固定套板与塔筒外壁之间。连接弧板的内壁与塔筒外壁紧密贴合，并且连接弧板的外壁与弧形固定套板的顶端之间通过铰接机构进行铰接。补强骨架与连接弧板之间通过J型栓钉和/或环形硬质箍件进行固定连接。

根据本发明的第二种实施方案，提供一种塔筒加固补强方法。

一种塔筒加固补强方法或采用第一种实施方案所述系统进行塔筒加固补强方法，该方法包括：

1)先将第一锚杆连接件呈环向阵列于塔筒筒体外侧的底基中，然后将第一固定法兰通过第一锚杆连接件紧密环套贴设在塔筒筒底法兰的外侧。再然后将第二固定法兰通过第一锚杆连接件紧密环套贴设在塔筒筒壁的外侧，并位于第一固定法兰的上方。最后在第一固定法兰、第二固定法兰以及塔筒筒壁之间形成的空槽中设置补强骨架并浇筑补强填料形成底基处补强填料层。

2)先将第二锚杆连接件呈环向阵列于塔筒筒体外侧的第二固定法兰中。然后将筒底薄壳板底端聚通过第一双层连接件固定在第一固定法兰和第二固定法兰上，其顶端通过螺栓临时固定在第二锚杆连接件的上端部。多块筒底薄壳板呈环向通过工字型三角连接件进行拼接共同形成筒底支撑薄壳结构。最后在筒底支撑薄壳结构、第二固定法兰以及塔筒筒壁之间形成的空腔中设置补强骨架并浇筑补强填料形成底座处补强填料层。

3)将临时固定筒底薄壳板顶端的螺栓从第二锚杆连接件上端取出，然后支撑法兰和位于最下方的筒体薄壳板的底端依次串联套接在第二锚杆连接件的上端部，并通过螺栓进行固定。多块筒体薄壳板呈环向通过环向连接板进行拼接、以及在竖直向通过纵向连接板进行拼接共同形成筒体包覆薄壳结构。最后在筒体包覆薄壳结构、支撑法兰以及塔筒筒壁之间形成的空腔中设置补强骨架并浇筑补强填料形成筒体处补强填料层。

作为优选，该方法还包括：

4)在塔筒筒顶法兰的上方放置第三固定法兰，通过螺栓将其与塔筒筒顶法兰固定连接。然后将第二双层连接件固定于第三固定法兰的下表面(塔筒筒顶法兰外侧)。再通过第二双层连接件将位于最上方的筒体薄壳板的顶端固定在第三固定法兰上。最后通过第三固定法兰的注浆孔向向塔筒筒顶法兰、第三固定法兰、塔筒筒壁、第二内板所形成的腔室中浇筑补强填料形成筒顶处补强填料层。

在现有技术中，针对塔筒的加固补强方法往往是仅针对塔筒的局部(例如塔筒的基础、筒体与筒体之间的连接处等)进行局部牵拉锚固，无法对整个塔筒进行全方位加固；而现有的包覆式塔筒加固方式也仅仅是在塔筒的外部架设简单的固定架，又或者需要破坏塔筒的塔体进行锚固，加固流程复杂且加固补强效果有限，无法进行大规模推广应用。

在本发明中，本发明所述的塔筒全包覆式加固补强系统主要包括塔筒的底座补强、塔筒的筒身补强两个方面。该系统具体包括附加固定法兰、装配式薄壳结构、补强填料以及各种连接件。附加固定法兰与塔筒的基础之间通过锚杆连接件以及浇筑补强填料进行固定和支撑支撑。以固定后的附加固定法兰作为塔筒底部装配式薄壳结构(即筒底支撑薄壳结构)的基底，继续在塔筒底部装配式薄壳结构与塔筒筒壁之间的夹层腔室浇筑填充材料进而实现对塔筒底座的加固补强。再进一步的，以浇筑了补强填料塔筒底部装配式薄壳结构作为基底，在塔筒底座上方的筒壁上安装筒体装配式薄壳结构(即筒体包覆薄壳结构)并向筒体装配式薄壳结构与与塔筒筒壁之间的夹层腔室浇筑填充材料进而实现对塔筒筒体的加固补强。也就是说，本发明通过附加固定法兰、塔筒底部装配式薄壳结构、筒体装配式薄壳结构以及补强填料之间的协同作用，实现了在不破坏塔筒原本塔体结构强度的前提下，实现了对塔筒整体的包覆式加固补强，同时采用分段式及预制装配式拼接薄壳结构的设计，大大提高了对塔筒包覆式加固补强的效果和施工效率，具有施工快捷便利，易大规模推广应用。

在本发明中，在塔筒的底座处设置有三个附加法兰(第一固定法兰、第二固定法兰以及支撑法兰)，三个附加法兰通过第一锚杆连接件和第二锚杆连接件依次串联设置，同时在塔筒的周向方向上，采用多块(例如2块、3块、4块、5块、6块、8块、10块等，可根据实际工况进行合理设计)筒底薄壳板通过横向连接件(例如工字型三角连接件)拼接包覆在三个附加法兰的外部，以构成契合塔筒底部外形结构的筒状筒底支撑薄壳结构，之后在筒底支撑薄壳结构与塔筒筒壁之间的空腔中填充补强填料(例如混凝土)，从而形成一个塔筒底座补强措施来抵抗塔筒所受的最大应力，同时也能够作为后续塔筒筒体补强的支持基础。

在本发明中，筒体包覆薄壳结构由多块例如2块、3块、4块、5块、6块、8块、10块等，可根据实际工况进行合理设计)筒体薄壳板多块薄壳结构通过环向连接件(例如环向连接板)组成一个环状筒体，通过纵向连接件(例如纵向连接板)提升其加固高度，之后再在将填充材料填充于塔筒筒体与筒体包覆薄壳结构之间的夹层腔室内。即在塔筒底座补强的基础上，连接筒体包覆薄壳结构，并浇筑填充材料，从下往上依次施工，通过塔筒底座补强和塔筒筒体补强相结合，可以形成一个完整的塔筒包覆式加固补强体系。

在本发明中，不论是在安装筒底支撑薄壳结构或安装筒体包覆薄壳结构的过程中，均可以在塔筒筒体外表面均匀焊接合适规格及一定数目的栓钉，用以加强塔筒与加固体系的协作能力。一般情况下，本发明的薄壳结构采用高性能硬质复合材料制成(包括但不限于合金、钢板等)，且在薄壳板边缘连接部位(即薄壳板设置有固定通孔的部位)进行加厚处理，进而提高薄壳板相互之间的拼接稳定性和强度。

在本发明中，在装配式包覆壳体与塔筒筒壁之间的所有补强填料层中均预埋设置有补强骨架(包括但不限于复合材料骨架或者钢筋骨架)，该补强骨架既可与薄壳板同时加工形成，也可以通过现场安装固定。该补强骨架的作用，一方面增加侧向刚度以及补强填料(例如混凝土)约束，另一方面控制薄壳结构与塔筒的间距，不需要现场二次支模，便于浇筑补强填料。

在本发明中，用于连接薄壳板(筒底薄壳板、筒体薄壳板)的工字型三角连接件、纵向连接板、环向连接板均为高性能复合材料制成，形状均呈工字形，三角连接件的斜板、纵向连接板的翼板、环向连接板的翼板上均预留有两排孔洞用于薄壳板的连接。其中，在纵向连接板和环向连接板的腹板上还均预留有可供钢筋穿插的孔洞，通过该空洞还可合理设置钢筋，加强横纵向的连接性能。

在本发明中，薄壳板(筒底薄壳板、筒体薄壳板)的固定、相互之间的拼接等均采用单向螺栓进行连接，特殊部位除外。其中特殊部位一般是指在筒底薄壳板的顶部与筒体薄壳板的交界处，该处薄壳板之间的连接是通过锚杆进行固定的。需要说明的是处于特殊部位的薄壳结构以及附加法兰均处理为圆角边，其目的在于减少应力集中影响。

在本发明中，第一固定法兰与第二固定法兰之间、第三固定法兰和塔筒筒顶法兰之间均间隔有一定距离。其中，第一锚杆连接件下端通过第一固定法兰与塔筒基础固定连接，第一锚杆连接件上端与第二固定法兰通过螺栓固定，第一锚杆连接件与第二固定法兰的连接位置为远离塔筒一侧的第二固定法兰的外侧缘部。第二锚杆连接件锚杆连接件将第一固定法兰与第二固定法兰通过螺栓固定，第二锚杆连接件与第二固定法兰的连接位置为靠近塔筒一侧的第二固定法兰的内侧缘部。

在本发明中，补强骨架通过骨架环套连接件与塔筒之间进行强化固定。首先，在每一个弧形固定套板上通过铰接机构连接至少一个连接弧板。连接弧板的上端高出弧形固定套板的上端，其下端位于弧形固定套板的宽度范围内(可理解为弧形固定套板的上端一部分板体覆盖在连接弧板的下端一部分板体上)。使得连接弧板的板身可以位于弧形固定套板上的铰接机构为中心自内而外(弧形固定套板的内壁至外壁的方向)进行翻转。然后再将多个已经设有连接弧板的弧形固定套板沿塔筒外壁的周向首尾相连构成一个紧贴在塔筒筒壁上的固定环套。补强骨架与连接弧板之间通过J型栓钉和/或环形硬质箍件进行固定连接。此时，补强骨架通过J型栓钉和/或环形硬质箍件与连接弧板进行固定连接，并且施加给连接弧板一个向下的力(补强骨架本身向下的重力)，由于连接弧板是通过铰接机构连接在弧形固定套板的上端的，因此补强骨架施加给连接弧板的向下的力通过铰接机构的转变为连接弧板自内而外的翻转力，但是由于连接弧板的下端部分板体被以及串联成环状的弧形固定套板紧紧压靠在塔筒的筒壁上，使得连接弧板的翻转趋势受到弧形固定套板与塔筒筒壁的双重作用而被抵消，即相当于在特殊设计的骨架环套连接件的作用下，在不需要破坏塔筒筒身的前提下，即通过三点式受力(弧形固定套板的底端与塔筒筒壁之间、连接弧板的板体与弧形固定套板的顶端之间以及弧形固定套板的底端与塔筒筒壁之间)可使得补强骨架被牢牢稳固在塔筒筒壁的外部，提高了补强系统的稳固性和有利于补强填料层的形成。

在本发明中，所述装配式包覆壳体的厚度为1-100cm，优选为2-90cm，更优选为5-80cm，再优选为8-70cm，例如为1cm、3cm、5cm、8cm、10cm、12cm、15cm、20cm、25cm、30cm、35cm、40cm、45cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm、100cm中的一种，可根据实际情况进行合理设计。所述补强填料层的层厚为1-2000cm，优选为5-1500cm，更优选为10-1000cm，例如为10cm、15cm、25cm、30cm、40cm、50cm、60cm、80cm、100cm、120cm、150cm、180cm、200cm、250cm、300cm、400cm、500cm、600cm、700cm、800cm、900cm、1000cm、 1200cm、1500cm、1800cm、2000cm中的一种，可根据实际情况进行合理设计。

与现有技术相比较，本发明的有益技术效果如下：

1：本发明提供的塔筒全包覆式加固补强系统通过附加固定法兰、塔筒底部装配式薄壳结构、筒体装配式薄壳结构以及补强填料之间的协同作用，实现了在不破坏塔筒原本塔体结构强度的前提下，实现了对塔筒整体的包覆式加固补强，同时采用分段式及预制装配式拼接薄壳结构的设计，大大提高了对塔筒包覆式加固补强的效果和施工效率，具有施工简便快捷的优点。

2：本发明的塔筒全包覆式加固补强系统安全可靠，能够在不破坏塔筒筒体的前提下，有效提高塔筒筒体的整体刚度、承载力以及抗疲劳性能，进而提高塔筒的使用寿命。本系统的各个部件均为预制装配式构件，可化整为零，以装配式薄壳板为加固补强单元，可大大降低施工难度，且便于运输和安装。

附图说明

图1为本发明塔筒全包覆式加固补强系统的整体结构示意图。

图2为现有的法兰式塔筒结构示意图。

图3为第一固定法兰与第二固定法兰连接示意图。

图4为筒底薄壳板与筒体薄壳板连接内侧视图。

图5为筒底薄壳板与筒体薄壳板连接外侧视图。

图6为图5中A处放大结构示意图。

图7为筒体薄壳板纵向连接示意图。

图8为筒体薄壳板环向连接示意图。

图9为筒底薄壳板竖直向的截视图。

图10为位于最上端的筒体薄壳板竖直向的截视图。

图11为位于最下端的筒体薄壳板竖直向的截视图。

图12为塔筒筒顶设有第三固定法兰的结构示意图。

图13为塔筒与套接有骨架环套连接件的组合结构示意图。

图14为弧形固定套板与连接弧板组合时的侧面截视图。

附图标记：1：固定法兰；101：第一固定法兰；102：第二固定法兰；103：第一锚杆连接件；104：第二锚杆连接件；2：装配式包覆壳体；21：筒底支撑薄壳结构；211：筒底薄壳板；212：第一水平翼缘；213：第一竖直翼缘；214：第一双层连接件；215：工字型三角连接件；22：筒体包覆薄壳结构；221：筒体薄壳板；222：纵向连接板；223：第二水平翼缘； 224：环向连接板225：第三固定法兰；226：第二双层连接件；227：第二竖直翼缘；23：支撑法兰：3：补强填料层；4：补强骨架；5：骨架环套连接件；501：弧形固定套板；502：连接弧板。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案进行举例说明，本发明请求保护的范围包括但不限于以下实施例。

一种塔筒全包覆式加固补强系统，该系统包括固定法兰1、装配式包覆壳体2以及补强填料层3。所述固定法兰1固定环套设置在塔筒筒底外部。装配式包覆壳体2的底端固定在固定法兰1上，并整体包覆设置在塔筒筒壁的外部，装配式包覆壳体2的内壁与塔筒筒壁以及固定法兰1的上表面之间共同构成有夹层腔室。补强填料层3填充在所述夹层腔室内。

作为优选，所述固定法兰1包括第一固定法兰101和第二固定法兰102。第一固定法兰 101通过第一锚杆连接件103固定环套贴设在塔筒筒底法兰的外侧，并与塔筒筒底法兰紧密贴合。第二固定法兰102环套贴设在塔筒筒壁上，并位于第一固定法兰101的上方。其中第一锚杆连接件103的底端固定在塔筒的底基中，其上端贯穿第一固定法兰101后与第二固定法兰102固定连接。第二固定法兰102的上表面还固定设置有第二锚杆连接件104。

作为优选，所述装配式包覆壳体2包括筒底支撑薄壳结构21和筒体包覆薄壳结构22。筒底支撑薄壳结构21和筒体包覆薄壳结构22均为与塔筒外形所对应的上窄下宽的筒状结构，并均环套设置在塔筒筒壁外部。筒底支撑薄壳结构21的底端固定在固定法兰1上，筒底支撑薄壳结构21的顶端与筒体包覆薄壳结构22的底端均通过支撑法兰23固定在第二锚杆连接件 104的上端，其中支撑法兰23位于筒底支撑薄壳结构21的顶端与筒体包覆薄壳结构22的底端之间。

作为优选，筒底支撑薄壳结构21由多块筒底薄壳板211拼接构成。所述筒底薄壳板211 的顶端均设置有向内弯折的第一水平翼缘212，其底端均设置有向下弯折的第一竖直翼缘 213。在筒底薄壳板211的第一水平翼缘212、第一竖直翼缘213以及其左右两侧的侧边缘部均开设有固定通孔。筒底薄壳板211的底端通过第一竖直翼缘213和第一双层连接件214固定在第一固定法兰101和第二固定法兰102上。筒底薄壳板211的上端通过第一水平翼缘212 套接固定在第二锚杆连接件104的上端部，第一水平翼缘212的上表面与支撑法兰23的下表面紧密贴合。在塔筒筒体的周向方向上，任意相邻的两块筒底薄壳板211的侧边缘部之间通过工字型三角连接件215进行连接，并且所述工字型三角连接件215的水平端固定在第二固定法兰102上，其竖直端固定在塔筒筒壁上。

作为优选，第一双层连接件214由两块环形钢板构成，包括第一内板和第一外板。其中，第一内板的内壁下部与第一固定法兰101的外壁固定连接，第一内板的内壁上部与第二固定法兰102的外壁固定连接。第一竖直翼缘213通过第一外板固定在第一内板和第一外板之间。

作为优选，所述工字型三角连接件215由三块钢板构成，包括水平工字板、竖直工字板以及工字斜板，水平工字板、竖直工字板以及工字斜板依次首尾相连形成三角形结构。其中水平工字板固定在第二固定法兰102上，竖直工字板固定贴合在塔筒筒壁上。在工字斜板的长度方向上开设有两排与筒底薄壳板211两侧侧边缘部固定通孔相对应的固定孔。任意一块筒底薄壳板211均通过螺栓与工字斜板固定连接。

作为优选，筒体包覆薄壳结构22由多块筒体薄壳板221拼接构成。任意一块筒体薄壳板 221的侧边缘部均开设有固定通孔。在塔筒筒体的竖直方向上，任意相邻的两块筒体薄壳板 221的侧边缘部之间通过纵向连接板222进行连接。其中，位于最下端的筒体薄壳板221的底端均设置有向内弯折的第二水平翼缘223，第二水平翼缘223上开设有固定通孔，位于最下端的筒体薄壳板221通过第二水平翼缘223固定在支撑法兰23上。在塔筒筒体的周向方向上，任意相邻的两块筒体薄壳板221的侧边缘部之间通过环向连接板224进行连接。

作为优选，纵向连接板222和环向连接板224均为工字型结构，包括内侧翼板、腹板和外侧翼板。内侧翼板和外侧翼板呈平行式设置在腹板的两端。内侧翼板的表面固定贴合在塔筒的桶壁上。在外侧翼板的长度方向上开设有两排与筒体薄壳板221侧边缘部固定通孔相对应的固定孔。任意一块筒体薄壳板221与外侧翼板之间均通过螺栓进行固定连接。优选，纵向连接板222和环向连接板224的腹板上均开设有钢筋通孔。

作为优选，该系统还包括有第三固定法兰225和第二双层连接件226。第三固定法兰225 通过第二双层连接件226固定环套贴设在塔筒筒壁上，并位于塔筒筒顶法兰的上方。在塔筒筒体的竖直方向上，位于最上端的筒体薄壳板221的上端均设置有向上弯折的第二竖直翼缘 227。第二双层连接件226由两块环形钢板构成，包括第二内板和第二外板。其中，第二内板的内壁与第三固定法兰225以及塔筒筒顶法兰的外壁固定连接，第二竖直翼缘227通过第二外板固定在第二内板和第二外板之间。

作为优选，该系统还包括有补强骨架4。所述补强骨架4为设置在装配式包覆壳体2的内壁与塔筒筒壁以及固定法兰1的上表面之间的夹层腔室内。补强骨架4与塔筒筒体之间通过J型栓钉和/或环形硬质箍件进行固定连接，补强骨架4与装配式包覆壳体2之间为绑扎式或焊接式固定连接。优选，所述补强骨架4为钢制骨架和/或硬质复合材质骨架。作为优选，第一固定法兰101、第二固定法兰102以及第三固定法兰225上均开设有注浆孔。注浆完成后，补强骨架4于固化后的浆料共同构成所述补强填料层3。

作为优选，该系统还包括有骨架环套连接件5，包括弧形固定套板501与连接弧板502。多个所述弧形固定套板501沿塔筒外壁的周向首尾相连构成一个紧贴在塔筒筒壁上的固定环套。多块所述连接弧板502设置在弧形固定套板501的上方并且连接弧板502的下端部分板体位于弧形固定套板501与塔筒外壁之间。连接弧板502的内壁与塔筒外壁紧密贴合，并且连接弧板502的外壁与弧形固定套板501的顶端之间通过铰接机构进行铰接。补强骨架4与连接弧板502之间通过J型栓钉和/或环形硬质箍件进行固定连接。

实施例1

如图1-12所示，一种塔筒全包覆式加固补强系统，该系统包括固定法兰1、装配式包覆壳体2以及补强填料层3。所述固定法兰1固定环套设置在塔筒筒底外部。装配式包覆壳体2 的底端固定在固定法兰1上，并整体包覆设置在塔筒筒壁的外部，装配式包覆壳体2的内壁与塔筒筒壁以及固定法兰1的上表面之间共同构成有夹层腔室。补强填料层3填充在所述夹层腔室内。

实施例2

重复实施例1，只是所述固定法兰1包括第一固定法兰101和第二固定法兰102。第一固定法兰101通过第一锚杆连接件103固定环套贴设在塔筒筒底法兰的外侧，并与塔筒筒底法兰紧密贴合。第二固定法兰102环套贴设在塔筒筒壁上，并位于第一固定法兰101的上方。其中第一锚杆连接件103的底端固定在塔筒的底基中，其上端贯穿第一固定法兰101后与第二固定法兰102固定连接。第二固定法兰102的上表面还固定设置有第二锚杆连接件104。

实施例3

重复实施例2，只是所述装配式包覆壳体2包括筒底支撑薄壳结构21和筒体包覆薄壳结构22。筒底支撑薄壳结构21和筒体包覆薄壳结构22均为与塔筒外形所对应的上窄下宽的筒状结构，并均环套设置在塔筒筒壁外部。筒底支撑薄壳结构21的底端固定在固定法兰1上，筒底支撑薄壳结构21的顶端与筒体包覆薄壳结构22的底端均通过支撑法兰23固定在第二锚杆连接件104的上端，其中支撑法兰23位于筒底支撑薄壳结构21的顶端与筒体包覆薄壳结构22的底端之间。

实施例4

重复实施例3，只是筒底支撑薄壳结构21由多块筒底薄壳板211拼接构成。所述筒底薄壳板211的顶端均设置有向内弯折的第一水平翼缘212，其底端均设置有向下弯折的第一竖直翼缘213。在筒底薄壳板211的第一水平翼缘212、第一竖直翼缘213以及其左右两侧的侧边缘部均开设有固定通孔。筒底薄壳板211的底端通过第一竖直翼缘213和第一双层连接件 214固定在第一固定法兰101和第二固定法兰102上。筒底薄壳板211的上端通过第一水平翼缘212套接固定在第二锚杆连接件104的上端部，第一水平翼缘212的上表面与支撑法兰 23的下表面紧密贴合。在塔筒筒体的周向方向上，任意相邻的两块筒底薄壳板211的侧边缘部之间通过工字型三角连接件215进行连接，并且所述工字型三角连接件215的水平端固定在第二固定法兰102上，其竖直端固定在塔筒筒壁上。

实施例5

重复实施例4，只是第一双层连接件214由两块环形钢板构成，包括第一内板和第一外板。其中，第一内板的内壁下部与第一固定法兰101的外壁固定连接，第一内板的内壁上部与第二固定法兰102的外壁固定连接。第一竖直翼缘213通过第一外板固定在第一内板和第一外板之间。

实施例6

重复实施例5，只是所述工字型三角连接件215由三块钢板构成，包括水平工字板、竖直工字板以及工字斜板，水平工字板、竖直工字板以及工字斜板依次首尾相连形成三角形结构。其中水平工字板固定在第二固定法兰102上，竖直工字板固定贴合在塔筒筒壁上。在工字斜板的长度方向上开设有两排与筒底薄壳板211两侧侧边缘部固定通孔相对应的固定孔。任意一块筒底薄壳板211均通过螺栓与工字斜板固定连接。

实施例7

重复实施例6，只是筒体包覆薄壳结构22由多块筒体薄壳板221拼接构成。任意一块筒体薄壳板221的侧边缘部均开设有固定通孔。在塔筒筒体的竖直方向上，任意相邻的两块筒体薄壳板221的侧边缘部之间通过纵向连接板222进行连接。其中，位于最下端的筒体薄壳板221的底端均设置有向内弯折的第二水平翼缘223，第二水平翼缘223上开设有固定通孔，位于最下端的筒体薄壳板221通过第二水平翼缘223固定在支撑法兰23上。在塔筒筒体的周向方向上，任意相邻的两块筒体薄壳板221的侧边缘部之间通过环向连接板224进行连接。

实施例8

重复实施例7，只是纵向连接板222和环向连接板224均为工字型结构，包括内侧翼板、腹板和外侧翼板。内侧翼板和外侧翼板呈平行式设置在腹板的两端。内侧翼板的表面固定贴合在塔筒的桶壁上。在外侧翼板的长度方向上开设有两排与筒体薄壳板221侧边缘部固定通孔相对应的固定孔。任意一块筒体薄壳板221与外侧翼板之间均通过螺栓进行固定连接。

实施例9

重复实施例8，只是纵向连接板222和环向连接板224的腹板上均开设有钢筋通孔。

实施例10

重复实施例9，只是该系统还包括有第三固定法兰225和第二双层连接件226。第三固定法兰225通过第二双层连接件226固定环套贴设在塔筒筒壁上，并位于塔筒筒顶法兰的上方。在塔筒筒体的竖直方向上，位于最上端的筒体薄壳板221的上端均设置有向上弯折的第二竖直翼缘227。第二双层连接件226由两块环形钢板构成，包括第二内板和第二外板。其中，第二内板的内壁与第三固定法兰225以及塔筒筒顶法兰的外壁固定连接，第二竖直翼缘227 通过第二外板固定在第二内板和第二外板之间。

实施例11

重复实施例10，只是该系统还包括有补强骨架4。所述补强骨架4为设置在装配式包覆壳体2的内壁与塔筒筒壁以及固定法兰1的上表面之间的夹层腔室内。补强骨架4与塔筒筒体之间通过J型栓钉和环形硬质箍件进行固定连接，补强骨架4与装配式包覆壳体2之间为绑扎式或焊接式固定连接。

实施例12

重复实施例11，只是所述补强骨架4为钢制骨架。

实施例13

重复实施例12，只是第一固定法兰101、第二固定法兰102以及第三固定法兰225上均开设有注浆孔。注浆完成后，补强骨架4于固化后的浆料共同构成所述补强填料层3。

实施例14

重复实施例15，只是该系统包括有骨架环套连接件5，包括弧形固定套板501与连接弧板502。多个所述弧形固定套板501沿塔筒外壁的周向首尾相连构成一个紧贴在塔筒筒壁上的固定环套。多块所述连接弧板502设置在弧形固定套板501的上方并且连接弧板502的下端部分板体位于弧形固定套板501与塔筒外壁之间。连接弧板502的内壁与塔筒外壁紧密贴合，并且连接弧板502的外壁与弧形固定套板501的顶端之间通过铰接机构进行铰接。补强骨架4与连接弧板502之间通过J型栓钉和环形硬质箍件进行固定连接。

Claims (10)

1.一种塔筒全包覆式加固补强系统，其特征在于：该系统包括固定法兰(1)、装配式包覆壳体(2)以及补强填料层(3)；所述固定法兰(1)固定环套设置在塔筒筒底外部；装配式包覆壳体(2)的底端固定在固定法兰(1)上，并整体包覆设置在塔筒筒壁的外部，装配式包覆壳体(2)的内壁与塔筒筒壁以及固定法兰(1)的上表面之间共同构成有夹层腔室；补强填料层(3)填充在所述夹层腔室内。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述固定法兰(1)包括第一固定法兰(101)和第二固定法兰(102)；第一固定法兰(101)通过第一锚杆连接件(103)固定环套贴设在塔筒筒底法兰的外侧，并与塔筒筒底法兰紧密贴合；第二固定法兰(102)环套贴设在塔筒筒壁上，并位于第一固定法兰(101)的上方；其中第一锚杆连接件(103)的底端固定在塔筒的底基中，其上端贯穿第一固定法兰(101)后与第二固定法兰(102)固定连接；第二固定法兰(102)的上表面还固定设置有第二锚杆连接件(104)。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述装配式包覆壳体(2)包括筒底支撑薄壳结构(21)和筒体包覆薄壳结构(22)；筒底支撑薄壳结构(21)和筒体包覆薄壳结构(22)均为与塔筒外形所对应的上窄下宽的筒状结构，并均环套设置在塔筒筒壁外部；筒底支撑薄壳结构(21)的底端固定在固定法兰(1)上，筒底支撑薄壳结构(21)的顶端与筒体包覆薄壳结构(22)的底端均通过支撑法兰(23)固定在第二锚杆连接件(104)的上端，其中支撑法兰(23)位于筒底支撑薄壳结构(21)的顶端与筒体包覆薄壳结构(22)的底端之间。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：筒底支撑薄壳结构(21)由多块筒底薄壳板(211)拼接构成；所述筒底薄壳板(211)的顶端均设置有向内弯折的第一水平翼缘(212)，其底端均设置有向下弯折的第一竖直翼缘(213)；在筒底薄壳板(211)的第一水平翼缘(212)、第一竖直翼缘(213)以及其左右两侧的侧边缘部均开设有固定通孔；筒底薄壳板(211)的底端通过第一竖直翼缘(213)和第一双层连接件(214)固定在第一固定法兰(101)和第二固定法兰(102)上；筒底薄壳板(211)的上端通过第一水平翼缘(212)套接固定在第二锚杆连接件(104)的上端部，第一水平翼缘(212)的上表面与支撑法兰(23)的下表面紧密贴合；在塔筒筒体的周向方向上，任意相邻的两块筒底薄壳板(211)的侧边缘部之间通过工字型三角连接件(215)进行连接，并且所述工字型三角连接件(215)的水平端固定在第二固定法兰(102)上，其竖直端固定在塔筒筒壁上。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：第一双层连接件(214)由两块环形钢板构成，包括第一内板和第一外板；其中，第一内板的内壁下部与第一固定法兰(101)的外壁固定连接，第一内板的内壁上部与第二固定法兰(102)的外壁固定连接；第一竖直翼缘(213)通过第一外板固定在第一内板和第一外板之间；和/或

工字型三角连接件(215)由三块钢板构成，包括水平工字板、竖直工字板以及工字斜板，水平工字板、竖直工字板以及工字斜板依次首尾相连形成三角形结构；其中水平工字板固定在第二固定法兰(102)上，竖直工字板固定贴合在塔筒筒壁上；在工字斜板的长度方向上开设有两排与筒底薄壳板(211)两侧侧边缘部固定通孔相对应的固定孔；任意一块筒底薄壳板(211)均通过螺栓与工字斜板固定连接。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的系统，其特征在于：筒体包覆薄壳结构(22)由多块筒体薄壳板(221)拼接构成；任意一块筒体薄壳板(221)的侧边缘部均开设有固定通孔；在塔筒筒体的竖直方向上，任意相邻的两块筒体薄壳板(221)的侧边缘部之间通过纵向连接板(222)进行连接；其中，位于最下端的筒体薄壳板(221)的底端均设置有向内弯折的第二水平翼缘(223)，第二水平翼缘(223)上开设有固定通孔，位于最下端的筒体薄壳板(221)通过第二水平翼缘(223)固定在支撑法兰(23)上；在塔筒筒体的周向方向上，任意相邻的两块筒体薄壳板(221)的侧边缘部之间通过环向连接板(224)进行连接；

作为优选，纵向连接板(222)和环向连接板(224)均为工字型结构，包括内侧翼板、腹板和外侧翼板；内侧翼板和外侧翼板呈平行式设置在腹板的两端；内侧翼板的表面固定贴合在塔筒的桶壁上；在外侧翼板的长度方向上开设有两排与筒体薄壳板(221)侧边缘部固定通孔相对应的固定孔；任意一块筒体薄壳板(221)与外侧翼板之间均通过螺栓进行固定连接；优选，纵向连接板(222)和环向连接板(224)的腹板上均开设有钢筋通孔。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：该系统还包括有第三固定法兰(225)和第二双层连接件(226)；第三固定法兰(225)通过第二双层连接件(226)固定环套贴设在塔筒筒壁上，并位于塔筒筒顶法兰的上方；在塔筒筒体的竖直方向上，位于最上端的筒体薄壳板(221)的上端均设置有向上弯折的第二竖直翼缘(227)；第二双层连接件(226)由两块环形钢板构成，包括第二内板和第二外板；其中，第二内板的内壁与第三固定法兰(225)以及塔筒筒顶法兰的外壁固定连接，第二竖直翼缘(227)通过第二外板固定在第二内板和第二外板之间。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的系统，其特征在于：该系统还包括有补强骨架(4)；所述补强骨架(4)为设置在装配式包覆壳体(2)的内壁与塔筒筒壁以及固定法兰(1)的上表面之间的夹层腔室内；补强骨架(4)与塔筒筒体之间通过J型栓钉和/或环形硬质箍件进行固定连接，补强骨架(4)与装配式包覆壳体(2)之间为绑扎式或焊接式固定连接；优选，所述补强骨架(4)为钢制骨架和/或硬质复合材质骨架；作为优选，第一固定法兰(101)、第二固定法兰(102)以及第三固定法兰(225)上均开设有注浆孔；注浆完成后，补强骨架(4)于固化后的浆料共同构成所述补强填料层(3)；

作为优选，该系统还包括有骨架环套连接件(5)，包括弧形固定套板(501)与连接弧板(502)；多个所述弧形固定套板(501)沿塔筒外壁的周向首尾相连构成一个紧贴在塔筒筒壁上的固定环套；多块所述连接弧板(502)设置在弧形固定套板(501)的上方并且连接弧板(502)的下端部分板体位于弧形固定套板(501)与塔筒外壁之间；连接弧板(502)的内壁与塔筒外壁紧密贴合，并且连接弧板(502)的外壁与弧形固定套板(501)的顶端之间通过铰接机构进行铰接；补强骨架(4)与连接弧板(502)之间通过J型栓钉和/或环形硬质箍件进行固定连接。

9.一种塔筒加固补强方法或采用如权利要求1-8中任一项所述系统进行塔筒加固补强方法，其特征在于：该方法包括：

1)先将第一锚杆连接件(103)呈环向阵列于塔筒筒体外侧的底基中，然后将第一固定法兰(101)通过第一锚杆连接件(103)紧密环套贴设在塔筒筒底法兰的外侧；再然后将第二固定法兰(102)通过第一锚杆连接件(103)紧密环套贴设在塔筒筒壁的外侧，并位于第一固定法兰(101)的上方；最后在第一固定法兰(101)、第二固定法兰(102)以及塔筒筒壁之间形成的空槽中设置补强骨架(4)并浇筑补强填料形成底基处补强填料层(3)；

2)先将第二锚杆连接件(104)呈环向阵列于塔筒筒体外侧的第二固定法兰(102)中；然后将筒底薄壳板(211)底端聚通过第一双层连接件(214)固定在第一固定法兰(101)和第二固定法兰(102)上，其顶端通过螺栓临时固定在第二锚杆连接件(104)的上端部；多块筒底薄壳板(211)呈环向通过工字型三角连接件(215)进行拼接共同形成筒底支撑薄壳结构(21)；最后在筒底支撑薄壳结构(21)、第二固定法兰(102)以及塔筒筒壁之间形成的空腔中设置补强骨架(4)并浇筑补强填料形成底座处补强填料层(3)；

3)将临时固定筒底薄壳板(211)顶端的螺栓从第二锚杆连接件(104)上端取出，然后支撑法兰(23)和位于最下方的筒体薄壳板(221)的底端依次串联套接在第二锚杆连接件(104)的上端部，并通过螺栓进行固定；多块筒体薄壳板(221)呈环向通过环向连接板(224)进行拼接、以及在竖直向通过纵向连接板(222)进行拼接共同形成筒体包覆薄壳结构(22)；最后在筒体包覆薄壳结构(22)、支撑法兰(23)以及塔筒筒壁之间形成的空腔中设置补强骨架(4)并浇筑补强填料形成筒体处补强填料层(3)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：该方法还包括：

4)在塔筒筒顶法兰的上方放置第三固定法兰(225)，通过螺栓将其与塔筒筒顶法兰固定连接；然后将第二双层连接件(226)固定于第三固定法兰(225)的下表面；再通过第二双层连接件(226)将位于最上方的筒体薄壳板(221)的顶端固定在第三固定法兰(225)上；最后通过第三固定法兰(225)的注浆孔向向塔筒筒顶法兰、第三固定法兰(225)、塔筒筒壁、第二内板所形成的腔室中浇筑补强填料形成筒顶处补强填料层(3)。

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