[發(fā)明專利]一種中空夾層管壁帶肋復(fù)式鋼管混凝土風(fēng)電塔架

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310588247.5
• 申請(qǐng)日: 2013-11-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103573006A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡新;顧榮蓉;潘盼;朱杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): E04H12/12
• 分類號(hào): E04H12/12
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，具體涉及一種風(fēng)電塔架。

背景技術(shù)

塔架是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的主要支承裝置，隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)展，塔架經(jīng)歷了單管拉線式、桁架拉線式、桁架式塔架和常見(jiàn)的錐筒式塔架等形式，現(xiàn)代大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常采用鋼制錐筒式塔架。風(fēng)力機(jī)機(jī)組單機(jī)容量不斷增加，相應(yīng)的塔架也朝著高聳化發(fā)展，尤其是對(duì)于高度達(dá)到100米以上的塔架，鋼結(jié)構(gòu)塔架鋼板厚度的增加對(duì)于卷制鋼板的加工工藝及焊接工藝、運(yùn)輸、安裝及維護(hù)方面都出現(xiàn)了一些不可克服的問(wèn)題，大大增加了機(jī)組的成本；而且隨著塔架高度的增加，產(chǎn)生的空氣動(dòng)力學(xué)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題更加突出，對(duì)塔架的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性都提出了新的要求。

中空夾層復(fù)式鋼管混凝土構(gòu)件作為復(fù)式鋼管混凝土構(gòu)件中的一種新型式，在大跨、高聳等現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)中有著廣闊地應(yīng)用前景，除了具有普通復(fù)式鋼管混凝土構(gòu)件承載力高、耐火性能好、塑性性能和韌性性能好等特點(diǎn)外，因其特殊的截面形式，具有截面開(kāi)展、抗彎剛度大、自重輕、抗震性能好、防火性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。有文獻(xiàn)表明，其在大彎矩情況下，能使材料的力學(xué)性能更好地發(fā)揮，在外管尺寸相同情況下，中空夾層混凝土構(gòu)件的承載力與相同樣式實(shí)心鋼管混凝土構(gòu)件的承載力基本相當(dāng)，且力學(xué)性能類似。

雖然，中空夾層復(fù)式鋼管混凝土構(gòu)件與鋼制構(gòu)件或混凝土構(gòu)件相比，其材料性能和力學(xué)性能均有所提高，但是當(dāng)鋼管壁較薄時(shí)，在壓力的作用下其管壁較易產(chǎn)生局部屈曲，這樣就降低了構(gòu)件的承載力。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能有效地控制局部屈曲的發(fā)展、提高構(gòu)件的承載力和增大構(gòu)件延性的中空夾層管壁帶肋復(fù)式鋼管混凝土風(fēng)電塔架。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種中空夾層管壁帶肋復(fù)式鋼管混凝土風(fēng)電塔架，包括現(xiàn)澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)、一組鋼管混凝土塔段，所述鋼管混凝土塔段之間通過(guò)水平法蘭盤連接成豎直塔筒，同時(shí)塔筒底部固定在所述現(xiàn)澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)上，所述鋼管混凝土塔段包括內(nèi)鋼管、外鋼管和澆筑在內(nèi)鋼管外鋼管之間夾層的混凝土層，所述內(nèi)鋼管的外壁一周均勻設(shè)有縱向的第一加勁肋，所述外鋼管的內(nèi)壁一周均勻設(shè)有縱向的第二加勁肋；在內(nèi)外鋼管的管壁設(shè)置加勁肋，增強(qiáng)鋼管與混凝土層界面的粘結(jié)性能，使塔架具有剛度大、承載力高、穩(wěn)定性好、抗風(fēng)抗震抗疲勞性能好、塔架受力合理分布和施工運(yùn)輸方便等優(yōu)勢(shì)。

進(jìn)一步，為了防止內(nèi)外管壁其他部分產(chǎn)生屈曲，所述第一加勁肋和第二加勁肋的橫截面為矩形，所述第一加勁肋的橫截面寬度不大于所述內(nèi)鋼管的厚度，所述第二加勁肋的橫截面寬度不大于所述外鋼管的厚度。

優(yōu)選的，所述第一加勁肋和第二加勁肋的數(shù)量分別為4~12個(gè)；加勁肋的數(shù)量越多，承載力越高，但同時(shí)也增加了焊接工作量以及鋼材的用量，因此，在保證所需承載力的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化焊接次數(shù)及節(jié)約鋼材用量，加勁肋的數(shù)量沿圓周均勻設(shè)置4~12個(gè)；在實(shí)際施工中，內(nèi)外鋼管為正方形或正六邊形截面時(shí)可沿每邊均勻設(shè)置1~3個(gè)。

優(yōu)選的，所述鋼管混凝土塔段的數(shù)量為3~5段；隨著風(fēng)電機(jī)組功率的增加，根據(jù)風(fēng)場(chǎng)條件，塔架通常達(dá)到數(shù)十米，甚至100米以上，將塔筒分段制造，便于生產(chǎn)和運(yùn)輸安裝，同時(shí)考慮塔筒的強(qiáng)度、整體剛度以及塔筒的穩(wěn)定性，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，通常優(yōu)選塔段的數(shù)量為3~5段。

優(yōu)選的，所述內(nèi)鋼管和外鋼管的厚度均為10~40mm，內(nèi)外鋼管的厚度對(duì)塔筒的局部屈曲以及承載力有一定的影響，鋼管厚度太小容易發(fā)生局部屈曲，鋼管厚度太大對(duì)卷制工藝和設(shè)備又有過(guò)高的要求，因此本發(fā)明優(yōu)選內(nèi)鋼管和外鋼管的厚度為10~40mm。

優(yōu)選的，所述內(nèi)鋼管的橫截面為圓形、正方形或正六邊形，縱剖面為錐形或矩形。

優(yōu)選的，所述外鋼管的橫截面為圓形，縱剖面為錐形。

由材料力學(xué)知識(shí)可知，在截面面積相等的情況下，正多邊形的截面慣性矩隨著邊數(shù)（大于等于4）的增加影響不大，矩形最大，圓形最小，兩者相差約5%；并且截面的彎曲應(yīng)力還與荷載的方向有關(guān)，在不定向荷載作用下，圓形截面抵抗彎矩的能力最佳，同時(shí)，相對(duì)于方、矩形截面，圓形截面更不易發(fā)生局部屈曲，而正多邊形截面管壁平整有利于結(jié)點(diǎn)連接。考慮到塔架在外側(cè)受到不定向的風(fēng)荷載作用以及圓形鋼管風(fēng)阻系數(shù)較小，兼顧外形的美觀簡(jiǎn)潔，施工的快捷方便，材料的節(jié)約等多方面的因素，外鋼管的橫截面優(yōu)先選用圓形，內(nèi)鋼管的橫截面優(yōu)先選用圓形、正方形或正六邊形。