CN212507666U - 一种快速施工用风电塔体外索 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种快速施工用风电塔体外索包括：索体，多根钢绞线构成；固定端持力装置，连接在索体端部，包括持力套、支撑板、与支撑板连接的密封筒、与密封筒连接的密封装置、导向管、持力套压板、哈弗垫板，持力套压板与支撑板之间通过螺栓连接；张拉端持力装置，连接在索体端部，包括夹片、锚板及与锚板连接的密封筒、与密封筒连接的密封装置、导向管；固定端持力装置和张拉端持力装置的密封筒内灌注聚氨酯密封胶。体外索为整束钢绞线结构，整束钢绞线整体一次性提升，可在10小时内连续作业完成整个风塔体外索的安装，在节约工期的同时，节省成本，创造效益。

Description

一种快速施工用风电塔体外索

技术领域

本实用新型属于风电塔工程领域，尤其涉及一种快速施工用风电塔体外索。

背景技术

目前，我国风电行业蓬勃发展，从高风速的海上区域逐渐向低风速的内陆区域发展，为了获得更大的风力来驱动风机叶片，风电塔越来越高，由纯钢塔向钢混塔转变。在钢混塔中，下段混凝土塔由以前现浇改为节段预制拼装，此时混凝土塔结构的强度、刚度、稳定性成为混凝土塔安全与否的关键因素。沿塔身高度方向纵向布置预应力是解决混凝土塔强度、刚度、稳定性不足的一种有效措施。纵向预应力分为体内和体外，由于施工便捷、配合高混凝土塔（60m~150m）适用性强等特点，纵向体外索的优势逐渐被认可。

体外索同时又分成品索和非成品索。目前的成品索价格约为非成品索的两倍，不利于成本控制。目前的非成品索单根安装，有以下不足：1、安装工期基本在3~5天，造成主塔吊停工时间长，主履带吊因停工造成的机械使用费损失以9万/天计，按平均每台塔的履带吊损失费约30万元计，国内每年施工类似混凝土风塔1000台，合计损失约3亿元人民币；2、施工风险高，单根钢绞线提升过程中靠单孔锚锁住钢绞线，将钢丝绳与单孔锚连接以此来提升钢绞线，但在卷扬机由运行状态转为停机的那一刻，由于钢绞线向上运动的惯性会把单孔锚中用于锁住钢绞线的夹片带出单孔锚锥孔，钢绞线随即高空坠落；3、固定端夹片（两片式或三片式）末端容易不齐平，在张拉过程中钢绞线在锚固区受到非对称锚固力，钢绞线容易滑丝掉落；4、单根钢绞线在提升与反穿混凝土预埋管过程中，容易损伤，防腐能力降低，甚至威胁整个风机使用寿命；5、单根安装钢绞线时，为了临时锁住钢绞线不往下吊，必须临时预紧钢绞线，这样会给后续钢绞线下穿准确进入锚板孔带来困难，会错孔，如果没有发现已经错孔，钢绞线为偏斜状态，受力极为不利，在高频低幅循环应力下，钢绞线容易产生疲劳破坏，威胁整个风机结构。

发明内容

本实用新型解决了现有的风电塔采用单根钢绞线提升施工方式，造成施工周期长的缺陷，提供一种快速施工用风电塔体外索，多根钢绞线通过固定端的持力装置形成一个整体，将整束钢绞线整体一次性提升，可在10小时内连续作业完成整个风塔体外索的安装，在节约工期的同时，节省成本，创造效益。

本实用新型还解决了单根钢绞线在提升过程中容易从单孔锚中脱落的缺陷，提供一种快速施工用风电塔体外索，用持力套夹住钢绞线，在持力套压板和支撑板的作用下牢固锁住钢绞线，防止钢绞线高空坠落。

本实用新型还解决了因固定端夹片（两片式或三片式）末端不齐平，在张拉过程中钢绞线在固定端锚固区受到非对称锚固力，钢绞线容易滑丝掉落的缺陷，提供一种快速施工用风电塔体外索，在张拉过程中夹片被持力套整体压向锥孔内，夹片末端平齐，夹片对称夹住钢绞线来保持预应力，钢绞线被有效锚固，不会滑丝。

本实用新型的具体技术方案为：一种快速施工用风电塔体外索，包括：

索体，多根钢绞线构成；

固定端持力装置，连接在索体端部，包括套置并夹持在每根钢绞线端部的持力套、套置在钢绞线索体端部的支撑板及与支撑板连接的密封筒、与密封筒连接的密封装置、在密封装置与支撑板之间起导向作用的导向管、在提升过程中起固定作用的持力套压板、用于支撑支撑板的哈弗垫板，持力套压板与支撑板之间通过螺栓连接；

张拉端持力装置，连接在索体端部，包括套置在每根钢绞线端部的夹片、套置在钢绞线索体端部的锚板及与锚板连接的密封筒、与密封筒连接的密封装置、在密封装置与锚板之间起导向作用的导向管；

固定端持力装置和张拉端持力装置的密封筒内灌注聚氨酯密封胶。

挤压持力套并紧紧锁住钢绞线，避免钢绞线滑脱，防止钢绞线高空坠落；持力套锁紧钢绞线，消除固定端夹片末端容易不齐平，在张拉过程中钢绞线在锚固区受到非对称锚固力，钢绞线容易滑丝掉落的不利影响；在锚板与密封装置之间设置导向管，便于穿索，提高穿索工效的同时防止钢绞线穿错孔位；整束钢绞线整体一次性提升，可在10小时内连续作业完成整个风塔体外索的安装，在节约工期的同时，节省成本，创造效益。

钢绞线可以是填充型环氧涂层钢绞线，也可以是单根挤PE和油脂的单丝涂覆环氧涂层预应力钢绞线，也可以是无粘结预应力钢绞线（普通钢绞线挤油脂和PE制成），各类钢绞线的公称直径可以是任意直径，比较常用的直径是12.7mm、15.2mm、15.7mm，各类钢绞线的结构可以是各类结构，比较常用的是1×7结构。

进一步优选，支撑板上设置有供钢绞线穿过的穿孔，穿孔的直径小于持力套的外径；持力套受挤压夹住钢绞线，持力套由持力套压板和支撑板夹住。

进一步优选，持力套的一端设置成锥形状，支撑板的穿孔分为锥孔段和直孔段，锥孔的锥度为5.5-7°，直孔的孔径和所使用的钢绞线直径相匹配，持力套的锥形端插入到支撑板的锥孔内。

进一步优选，持力套压板上设置有钻孔，钻孔的位置与钢绞线的位置相对应，钻孔的直径大于钢绞线的外径2mm~10mm，钻孔的深度为5mm~20mm。

进一步优选，密封筒的一端设置有外螺纹，固定端的支撑板和张拉端的锚板的一端面上均设置有下沉的内螺孔，密封筒端部插入到对应的内螺孔内并紧固，哈弗垫板套置于密封筒外与支撑板端面相接触。

进一步优选，支撑板和锚板内螺孔所在的下沉的底面上设置有沉孔，导向管处于密封筒内，导向管的一端插入到沉孔内，密封筒的另一端设置所述的密封装置，密封装置封闭密封筒内导向管外部的空腔，聚氨酯密封胶填充与该空腔内。

进一步优选，密封装置上设置有线孔，密封装置封闭密封筒时，线孔与导向管同轴；钢绞线从密封装置的线孔穿入、穿过导向管、从锚板另一侧穿出。

进一步优选，还配套有对张拉端钢绞线进行分丝的分丝装置，分丝装置包括分丝板、上夹板和下夹板并通过螺栓连接，分丝板采用酚醛树脂或尼龙或HDPE制成，分丝板上设置有与锚板孔位排布一致的钢绞线过孔，并将分丝板沿钢绞线过孔中心线分开，钢绞线过孔的孔径比钢绞线直径大2mm。

进一步优选，哈弗垫板上面设置有凹槽，凹槽直径比锚板直径大，哈弗垫板下面设置有卡角，卡角外径比预埋垫板外径小，卡角内径大于整束钢绞线最大外接圆。

本实用新型的有益效果是：1、整束钢绞线整体一次性提升，可在10小时内连续作业完成整个风塔体外索的安装，在节约工期的同时，节省成本，创造效益；

2、使用持力套牢固锁住钢绞线，避免在体外索整体提升过程中滑脱，防止钢绞线高空坠落；

3、在钢绞线张拉阶段，固定端持力套牢固锁住钢绞线，消除了固定端用夹片夹持钢绞线的不利影响，钢绞线被有效锚固，不会滑丝；

4、将一块分丝板穿于钢绞线张拉端，孔位排布与锚板一致，避免钢绞线互相打绞穿错孔位，便于一次性整束反穿过张拉端锚板，提高工效的同时提高施工质量；

5、分丝板将钢绞线整体外径缩小，同时分丝板外径大于整束钢绞线外径，在碰撞过程中，用分丝板与预埋管的碰撞来保护钢绞线，保证施工质量。

附图说明

图1是本实用新型一种结构示意图；

图2是本实用新型图1所示结构中哈弗垫板的结构示意图；

图3是本实用新型图1所示结构中分丝装置结构示意图；

图4是本实用新型图3所示结构中分丝板的结构示意图；

图5是本实用新型另一种固定端结构示意图；

图中：1、持力套压板，2、持力套，3、夹片，4a、支撑板，4b、锚板，5、哈弗垫板，501、凹槽，502、卡角，6、密封筒，7、导向管，8、密封装置，9、聚氨酯密封胶，10、螺栓，11、分丝装置，11-1、螺栓，11-2、上夹板，11-3、分丝板，11-4、下夹板，11-301、连接孔，11-302、钢绞线过孔，12、钢绞线。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图对本实用新型作进一步的描述。

实施例1：

如图1图2图3图4所示，一种快速施工用风电塔体外索，包括多根钢绞线12构成的索体及连接在索体两个端部的固定端持力装置和张拉端持力装置。

钢绞线采用可以是填充型环氧涂层钢绞线、或者是单根挤PE和油脂的单丝涂覆环氧涂层预应力钢绞线、或者是无粘结预应力钢绞线。钢绞线的公称直径可以是任意直径，比较常用的直径是12.7mm、15.2mm、15.7mm。钢绞线的结构可以是各类结构，比较常用的是1×7结构。

固定端持力装置包括套置在每根钢绞线端部的持力套2、套置在钢绞线索体端部的支撑板4a及与支撑板连接的密封筒6、与密封筒连接的密封装置8、在密封装置与支撑板之间起导向作用的导向管7、在提升过程中起固定作用的持力套压板1、用于支撑支撑板的哈弗垫板5，持力套压板与支撑板之间通过螺栓10连接；密封筒内灌注聚氨酯密封胶9。

张拉端持力装置包括套置在每根钢绞线端部的夹片3、套置在钢绞线索体端部的锚板4b及与锚板连接的密封筒6、与密封筒连接的密封装置8、在密封装置与锚板之间起导向作用的导向管7；密封筒内灌注聚氨酯密封胶9。

支撑板4a上设置有供钢绞线穿过的穿孔，穿孔的直径小于持力套的外径。持力套受挤压夹住钢绞线，持力套由持力套压板和支撑板夹住。持力套压板上设置有钻孔，钻孔的位置与钢绞线的位置相对应，钻孔的直径大于钢绞线的外径2mm~10mm，钻孔的深度为5mm~20mm。

锚板上设置有锚孔，锚孔呈六边形或正三角形或者圆形分布，锚孔包括锥孔段和直孔段，其中锥孔段的锥度为5.5-7°，直孔的孔径与配套使用的钢绞线直径相适配，宜为17.5mm-22mm。

夹片的锥度应与锚板锥孔的锥度相匹配，夹片采用两片式或三片式。

密封筒的一端设置有外螺纹，支撑板和锚板的一端面上均设置有下沉的内螺孔，密封筒端部插入到内螺孔内并紧固，哈弗垫板套置于密封筒外与支撑板端面相接触。支撑板和锚板内螺孔所在的下沉的底面上设置有沉孔，导向管处于密封筒内，导向管的一端插入到沉孔内，密封筒的另一端设置所述的密封装置，密封装置封闭密封筒内导向管外部的空腔，聚氨酯密封胶填充与该空腔内。导向管的数量与钢绞线的数量相同，密封筒内的导向管之间相互平行。密封装置上设置有线孔，密封装置封闭密封筒时，线孔与导向管同轴；钢绞线从密封装置的线孔穿入、穿过导向管、从支撑板或锚板的另一侧穿出。密封装置采用多层叠合结构，两外侧为加强板，中间为胶板，密封装置内部设置有密封胶圈。其中朝向密封筒内的一侧为两块加强板，最外侧的加强板上设置有与导向管相配合的嵌孔，嵌孔的直径大于线孔的直径。

固定端持力装置的持力套套置于从锚板穿出的钢绞线外，持力套的一端与支撑板的端面相抵接，持力套的另一端与持力套压板的端面相抵接，螺栓连接持力套压板和支撑板后，保持持力套固定。持力套的高度为10mm~70mm、外径为25mm~33mm、内径为18mm~22mm，持力套两端外边缘应设置C5~C15直倒角。持力套压板上按锚孔的排布方式设置有一定高度的钻孔，钻孔的直径应大于钢绞线的外径2mm~10mm，钻孔的深度宜为5mm~20mm。钢绞线端部穿过持力套后，端部正好对准钻孔，以容纳钢绞线的不同伸出长度。支撑板上设置有螺丝孔，持力套压板有螺栓过孔，螺栓过孔的分度圆与支撑板上螺丝孔的分度圆一致，螺栓过孔的直径比螺栓10直径大2mm。

哈弗垫板上面（支撑板作用面）设置有凹槽501，凹槽直径比锚板直径大2mm~5mm，哈弗垫板下面（作用于预埋垫板上）设置有卡角502，卡角外径比预埋垫板外径小2mm~5mm，卡角内径大于整束钢绞线最大外接圆5mm以上，卡角高度为5mm~15mm。整个哈弗垫板的厚度与受力特点相匹配，整束体外索为27根15.2mm公称直径的钢绞线时，哈弗垫板厚度宜为70mm；整束体外索为22根15.2mm公称直径的钢绞线时，哈弗垫板厚度宜为65mm；整束体外索为19根15.2mm公称直径的钢绞线时，哈弗垫板厚度宜为60mm；整束体外索为15根15.2mm公称直径的钢绞线时，哈弗垫板厚度宜为55mm；整束体外索为12根15.2mm公称直径的钢绞线时，哈弗垫板厚度宜为50mm；钢绞线公称直径为15.7mm时，哈弗垫板厚度应在钢绞线公称直径为15.2mm规定的哈弗垫板厚度的基础上加5mm；钢绞线公称直径为12.7mm时，哈弗垫板厚度应在钢绞线公称直径为15.2mm规定的哈弗垫板厚度的基础上减5mm。

一种风电塔体外索的制作方法，包括如下步骤：（1）组装密封装置：采用多层叠合结构，两外侧为加强板，中间为胶板，密封装置内部设置有密封胶圈，密封装置上设置有线孔；

（2）安装密封筒：固定端，将密封筒旋拧在支撑板上，密封筒的轴线与支撑板轴线重合；张拉端，将密封筒旋拧在锚板上，密封筒的轴线与锚板轴线重合；

（3）安装导向管：导向管插入到密封筒内，固定端处导向管的插入端与支撑板上的穿孔一一对应，张拉端处导向管的插入端与锚板上的锚孔一一对应，密封筒的另一端安装密封装置，导向管的另一端与密封装置抵接，且保证密封装置上的线孔与导向管一一对应；

（4）穿钢绞线：钢绞线端部处理后从密封装置穿入、穿过导向管，从锚板或支撑板穿出；

（5）安装夹片：张拉端的钢绞线通过分丝装置11分丝后从锚板穿出并套置夹片；

（6）安装持力套：在固定端，将持力套套在钢绞线端部，通过专用挤压机对持力套进行挤压并夹紧钢绞线，重复该步骤，直至完成整束钢绞线的持力套安装；在挤压持力套的过程中，应将持力套的末端面与钢绞线的末端面平齐，减少钢绞线外露持力套的长度；

（7）安装持力套压板：把固定端钢绞线回缩，使持力套压在支撑板端面，安装持力套压板，持力套压板与锚板之间用螺栓连接，持力套压板压紧持力套。

分丝装置包括分丝板11-3、上夹板11-2和下夹板11-4并通过螺栓11-1连接，分丝板采用酚醛树脂或尼龙或HDPE制成，分丝板上设置有与锚板孔位排布一致的钢绞线过孔11-302，并将分丝板沿钢绞线过孔中心线分开，钢绞线过孔的孔径比钢绞线直径大2mm。在每分块的两侧外边缘区域开8mm~20mm的连接孔11-301，上下夹板上也开孔，开孔的位置与分丝板上连接孔的位置一致，再通过与连接孔大小相匹配的螺栓11-1把上下夹板和分丝板连成一个整体。张拉端持力装置安装后，拆除分丝装置。

一种风电塔体外索的现场安装张拉方法，包括如下步骤：

（1）安装可转动吊环于持力套压板上；

（2）在风电塔顶端布置2-4台卷扬机；

（3）将卷扬机上的吊绳与持力套压板上的吊环相连；

（4）开动卷扬机缓缓提升体外索至塔顶过渡段下口；

（5）用U型绳套在距离过渡段下口一段长度的整束索体上，缓缓提升索体，慢慢把卷扬机往风电塔筒圆心方向移动，同时把索体往风电塔壁一侧牵拉；

（6）根据基础预埋管长度，确定第6步需要超高提升的高度，并按照超高度提升索体；

（7）将张拉端往基础预埋管中放；

（8）在固定端安装哈弗垫板，缓缓落下体外索；

（9）用5%张拉控制应力预紧在同一直径上的外围两根钢绞线，观察整束体外索是否整体扭转，如有，旋转张拉端持力装置使整束体外索不在扭转；

（10）所有钢绞线按设计要求张拉到设计值，在该过程中，可以是单根张拉，也可以单根预紧后整体张拉；

（11）锚头防腐处理及安装保护罩。

实施例2；

如图5所示，一种快速施工用风电塔体外索，与实施例1不同之处在于，支撑板上持力套的一端设置成锥形状，支撑板的穿孔分为锥孔段和直孔段，锥孔的锥度为5.5-7°，直孔的孔径和所使用的钢绞线直径相匹配，持力套的锥形端插入到支撑板的锥孔内。其余结构参照实施例1。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种快速施工用风电塔体外索，其特征在于，包括：

索体，多根钢绞线（12）构成；

固定端持力装置，连接在索体端部，包括套置并夹持在每根钢绞线端部的持力套（2）、套置在钢绞线索体端部的支撑板（4a）及与支撑板连接的密封筒（6）、与密封筒连接的密封装置（8）、在密封装置与支撑板之间起导向作用的导向管（7）、在提升过程中起固定作用的持力套压板（1）、用于支撑支撑板的哈弗垫板（5），持力套压板与支撑板之间通过螺栓（10）连接；

张拉端持力装置，连接在索体端部，包括套置在每根钢绞线端部的夹片（3）、套置在钢绞线索体端部的锚板（4b）及与锚板连接的密封筒（6）、与密封筒连接的密封装置（8）、在密封装置与锚板之间起导向作用的导向管（7）；

固定端持力装置和张拉端持力装置的密封筒内灌注聚氨酯密封胶（9）。

2.根据权利要求1所述的一种快速施工用风电塔体外索，其特征在于，支撑板上设置有供钢绞线穿过的穿孔，穿孔的直径小于持力套的外径；持力套受挤压夹住钢绞线，持力套由持力套压板和支撑板夹住。

3.根据权利要求2所述的一种快速施工用风电塔体外索，其特征在于，持力套的一端设置成锥形状，支撑板的穿孔分为锥孔段和直孔段，锥孔的锥度为5.5-7°，直孔的孔径和所使用的钢绞线直径相匹配，持力套的锥形端插入到支撑板的锥孔内。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种快速施工用风电塔体外索，其特征在于，持力套压板上设置有钻孔，钻孔的位置与钢绞线的位置相对应，钻孔的直径大于钢绞线的外径2mm~10mm，钻孔的深度为5mm~20mm。

5.根据权利要求1所述的一种快速施工用风电塔体外索，其特征在于，密封筒的一端设置有外螺纹，固定端的支撑板和张拉端的锚板的一端面上均设置有下沉的内螺孔，密封筒端部插入到对应的内螺孔内并紧固，哈弗垫板套置于密封筒外与支撑板端面相接触。

6.根据权利要求5所述的一种快速施工用风电塔体外索，其特征在于，支撑板和锚板内螺孔所在的下沉的底面上设置有沉孔，导向管处于密封筒内，导向管的一端插入到沉孔内，密封筒的另一端设置所述的密封装置，密封装置封闭密封筒内导向管外部的空腔，聚氨酯密封胶填充与该空腔内。

7.根据权利要求1或2或3或5或6所述的一种快速施工用风电塔体外索，其特征在于，密封装置上设置有线孔，密封装置封闭密封筒时，线孔与导向管同轴；钢绞线从密封装置的线孔穿入、穿过导向管、从锚板另一侧穿出。

8.根据权利要求1或2或3或5或6所述的一种快速施工用风电塔体外索，其特征在于，还配套有对张拉端钢绞线进行分丝的分丝装置，分丝装置包括分丝板（11-3）、上夹板（11-2）和下夹板（11-4）并通过螺栓连接，分丝板采用酚醛树脂或尼龙或HDPE制成，分丝板上设置有与锚板孔位排布一致的钢绞线过孔（11-302），并将分丝板沿钢绞线过孔中心线分开，钢绞线过孔的孔径比钢绞线直径大2mm。

9.根据权利要求1或2或3或5或6所述的一种快速施工用风电塔体外索，其特征在于，哈弗垫板上面设置有凹槽（501），凹槽直径比锚板直径大，哈弗垫板下面设置有卡角（502），卡角外径比预埋垫板外径小，卡角内径大于整束钢绞线最大外接圆。

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