CN116827221A - 一种采用抗风索的双层预应力悬索柔性光伏支架系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏支架技术领域的采用抗风索的双层预应力悬索柔性光伏支架系统，旨在解决现有技术中的柔性光伏支架在大风环境下出现较大的晃动，结构稳定性较差等问题，其包括多组对称设置的柔性光伏支架结构；所述柔性光伏支架结构包括多个立柱，多个所述立柱上方连接有水平索，所述水平索上方承载有多个太阳能光伏板；相邻两个所述立柱上部之间连接有承重索，其通过多个撑杆组件；还包括多个抗风索，所述抗风索的一端与所述立柱底部连接，另一端与承重索连接。本发明在满足正常使用阶段对结构承载能力的要求的同时，很大程度上满足了结构在风荷载作用下对稳定性的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用抗风索的双层预应力悬索柔性光伏支架系统，属于光伏支架技术领域。
背景技术
现有的光伏支架大部分属于刚性支架结构，在固定后无法进行调节，极大降低了其使用范围。近年来出现了一种新型光伏安装固定支架形式——柔性光伏支架，其通过将光伏组件固定在张紧于两柱间的拉索上的方式来简化组件支架系统，采用两固定点之间张拉预应力拉索的方式，两固定点采用刚性基础提供反力，具有轻便可弯曲等优良性能，可实现10～30 m的大间距，减少基础桩基的建设。因此，柔性支架系统特别适合于污水处理厂、山地应用、农业应用、林业应用、渔业应用等应用场合。
但是，目前的柔性光伏支架系统很容易受到风作用的影响，在大风环境下出现较大的晃动，结构稳定性较差，在风荷载对太阳能光伏电池板作用力的情况下，会对太阳能光伏板组件上的电池板造成损坏，影响太阳能光伏发电系统的工作效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种采用抗风索的双层预应力悬索柔性光伏支架系统，在满足正常使用阶段对结构承载能力的要求的同时，很大程度上满足了结构在风荷载作用下对稳定性的要求。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：一种采用抗风索的双层预应力悬索柔性光伏支架系统，包括多组柔性光伏支架结构，各个所述柔性光伏支架结构之间互相连接；
所述柔性光伏支架结构包括多个立柱，多个所述立柱上方连接有水平索，所述水平索上方承载有多个太阳能光伏板；
相邻两个所述立柱上部之间连接有承重索，其通过多个撑杆组件与水平索连接；还包括多个抗风索，所述抗风索的一端与所述立柱底部连接，另一端与承重索连接。
可选的，所述柔性光伏支架结构的对应立柱之间设有柱间水平杆和柱间交叉索。
可选的，所述立柱底部与基础支座相铰接，所述柱间水平杆设于立柱上部之间，所述柱间交叉索的一端连接于立柱与柱间水平杆的连接处，另一端与基础支座相连接。
可选的，所述承重索整体呈二次抛物线形状，所述撑杆组件呈三角状，其两角与水平索连接，第三角与承重索连接。
可选的，柔性光伏支架结构相间隔的对应撑杆组件之间设有横向水平连杆和横向交叉连杆。
可选的，所述横向水平连杆设于撑杆组件与承重索的连接节点之间，所述横向交叉连杆的一端与撑杆组件与相邻水平索的连接节点连接，另一端与撑杆组件与承重索的连接节点连接。
可选的，所述柔性光伏支架结构中位于两侧的所述立柱顶部还与斜拉索的一端连接，所述斜拉索的另一端固定于地面。
可选的，所述立柱顶部设有柱顶横梁，所述柱顶横梁的两端分别与柱顶斜撑的上端连接，所述柱顶斜撑的下端均连接于立柱上。
每个所述柔性光伏支架结构包括的水平索和斜拉索的数量均为2组，且均分别与柱顶横梁的两端连接。
可选的，所述抗风索与承重索连接于所述承重索与距离立柱最近的撑杆组件的连接节点处。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明所提供的柔性光伏支架系统中包括水平索、承重索、抗风索和斜拉索与其他构件，能够在水平索、承重索和抗风索中施加预应力形成稳定的预应力自平衡结构，承重索可使恒载作用下的水平索处于水平状态，斜拉索用以平衡承重索和水平索的拉力，抗风索能够有效防止承重索在风吸作用下松弛，传力简洁明确；
本发明在柔性光伏支架结构之间设有多个连接件，可以有效降低风载作用下单个柔性光伏支架结构的扭转变形，极大程度上提升结构刚度，使其远高于单层悬索柔性支架结构，有效增强整体结构的稳定性和承载能力，有利于光伏电站在污水处理厂、山地应用、农业应用、林业应用、渔业应用等推广应用。
附图说明
图1为本发明的一种实施例中采用抗风索的双层预应力悬索柔性光伏支架系统的结构示意图；
图2为本发明的一种实施例中采用抗风索的双层预应力悬索柔性光伏支架系统未安装太阳能光伏板时的结构示意图；
图3为本发明的一种实施例中采用抗风索的双层预应力悬索柔性光伏支架系统的端部结构示意图；
图4为本发明的一种实施例中采用抗风索的双层预应力悬索柔性光伏支架系统的横向交叉连杆及横向水平连杆的结构示意图；
图中：1水平索、2承重索、3撑杆组件、4抗风索、5立柱、6柱顶横梁、7柱顶斜撑、8斜拉索、9柱间交叉索、10柱间水平杆、11横向交叉连杆、12横向水平连杆、13太阳能光伏板。
实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、 “底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
如图1~2所示，本发明实施例提供的一种采用抗风索的双层预应力悬索柔性光伏支架系统，包括多组对称设置的柔性光伏支架结构，本实施例中数量为2组，但不限于此，根据实际搭建需求对其数量可进行适当增减。
柔性光伏支架结构包括多个立柱5，立柱5的数量由整个支架结构的跨度决定，若跨度不大，则一般在两端及中部设置。立柱5底部与基础支座相铰接，顶部设有柱顶横梁6，柱顶横梁6的两端分别与柱顶斜撑7的上端连接，柱顶斜撑7的下端均连接于立柱5上。
每个柔性光伏支架结构包括两组平行设置的水平索1，两组水平索1分别与柱顶横梁6的两端连接，其上方承载有多个太阳能光伏板13。
相邻两个立柱5之间连接有承重索2，承重索2整体呈二次抛物线形状，其通过多个撑杆组件3与水平索1连接，撑杆组件3可大大增强索系的竖向刚度，有助于更大结构跨度的实现。撑杆组件3呈三角状，其两角与水平索1连接，第三角与承重索2连接，承重索2可使恒载作用下的水平索1处于水平状态。
位于柔性光伏支架结构两侧的立柱5上方还连接有斜拉索8，斜拉索8同样也是平行设置的两组，其一端与柱顶横梁6的端部连接，另一端固定于地面上。斜拉索8沿结构纵向布置，可以平衡承重索2和水平索1的拉力。
还包括抗风索4，抗风索4的一端与立柱5底部的基础支座连接，另一端连接于承重索2与距离立柱5最近的撑杆组件3的连接节点处，抗风索4能够有效防止承重索2在风吸作用下松弛，提升结构在风荷载作用下的承载能力和稳定性。
实施例
结合图3~4，在实施例1的基础上，本实施例的柔性光伏支架结构之间互相连接，连接方式具体为：对应立柱5之间设有柱间水平杆10和柱间交叉索9。柱间水平杆10设于立柱5上部之间，柱间交叉索9的一端连接于立柱5与柱间水平杆10的连接处，另一端与基础支座相连接。
柔性光伏支架结构相间隔的对应撑杆组件3之间还设有横向水平连杆12和横向交叉连杆11，但不限于此，可根据实际需要对安装有横向水平连杆12和横向交叉连杆11的撑杆组件3进行增减。设置横向水平连杆12和横向交叉连杆11可以增强结构抗扭转变形的能力，能有效维持水平索1的平面外稳定性能。
横向水平连杆12设于撑杆组件3与承重索2的连接节点之间，横向交叉连杆11的一端与撑杆组件与相邻水平索1的连接节点连接，另一端与撑杆组件3与承重索2的连接节点连接。
本发明提供的采用抗风索的双层预应力悬索柔性光伏支架系统的安装过程为：
首先根据光伏电站地形及场地情况，确定太阳能光伏板13的布置角度，从而确定各个柔性光伏支架结构之间的间距。
根据太阳能光伏板13的材料重量及布置，并考虑柔性支架的容许变形值，初步确定水平索1的跨度和初始预应力。
根据跨度和间距的要求及以上步骤已确定的几何位形和水平索1初始预应力，初步确定承重索2初始预应力及撑杆组件3及连系杆件的布置。
根据力的平衡关系，从端部水平索1的索力大小，确定斜拉索8的上水平夹角及初始预应力大小，至此索结构部分的初始位形和初始预应力已初步确定。
根据水平索1、承重索2、斜拉索8的初始预应力，初步选择构件的材料和规格。
根据力的平衡关系，确定立柱5所承受力的大小，根据承载能力和稳定性确定立柱5的材料和规格。
进行承载力极限状态和正常使用极限状态的验算，对预应力悬索光伏电站的柔性支架系统的初始位形和初始预应力及构件的材质和规格进行优化调整。
最终将构件搭建成柔性光伏支架系统，实现组装。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种采用抗风索的双层预应力悬索柔性光伏支架系统，其特征在于：包括多组柔性光伏支架结构，各个所述柔性光伏支架结构之间互相连接；
所述柔性光伏支架结构包括多个立柱，多个所述立柱上方连接有水平索，所述水平索上方承载有多个太阳能光伏板；
相邻两个所述立柱上部之间连接有承重索，其通过多个撑杆组件与水平索连接；还包括多个抗风索，所述抗风索的一端与所述立柱底部连接，另一端与承重索连接。
2.根据权利要求1所述的采用抗风索的双层预应力悬索柔性光伏支架系统，其特征在于：所述柔性光伏支架结构的对应立柱之间设有柱间水平杆和柱间交叉索。
3.根据权利要求2所述的采用抗风索的双层预应力悬索柔性光伏支架系统，其特征在于：所述立柱底部与基础支座相铰接，所述柱间水平杆设于立柱上部之间，所述柱间交叉索的一端连接于立柱与柱间水平杆的连接处，另一端与基础支座相连接。
4.根据权利要求1所述的采用抗风索的双层预应力悬索柔性光伏支架系统，其特征在于：所述承重索整体呈二次抛物线形状，所述撑杆组件呈三角状，其两角与水平索连接，第三角与承重索连接。
5.根据权利要求4所述的采用抗风索的双层预应力悬索柔性光伏支架系统，其特征在于：柔性光伏支架结构相间隔的对应撑杆组件之间设有横向水平连杆和横向交叉连杆。
6.根据权利要求5所述的采用抗风索的双层预应力悬索柔性光伏支架系统，其特征在于：所述横向水平连杆设于撑杆组件与承重索的连接节点之间，所述横向交叉连杆的一端与撑杆组件与相邻水平索的连接节点连接，另一端与撑杆组件与承重索的连接节点连接。
7.根据权利要求1所述的采用抗风索的双层预应力悬索柔性光伏支架系统，其特征在于：所述柔性光伏支架结构中位于两侧的所述立柱顶部还与斜拉索的一端连接，所述斜拉索的另一端固定于地面。
8.根据权利要求1所述的采用抗风索的双层预应力悬索柔性光伏支架系统，其特征在于：所述立柱顶部设有柱顶横梁，所述柱顶横梁的两端分别与柱顶斜撑的上端连接，所述柱顶斜撑的下端均连接于立柱上；
每个所述柔性光伏支架结构包括的水平索和斜拉索的数量均为2组，且均分别与柱顶横梁的两端连接。
9.根据权利要求1所述的采用抗风索的双层预应力悬索柔性光伏支架系统，其特征在于：所述抗风索与承重索连接于所述承重索与距离立柱最近的撑杆组件的连接节点处。
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