[發明專利]一種基于波紋鋼腹板箱梁的鋼管混凝土格構式風電塔架

在審

• 申請號: 201811314141.5
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109322792A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 王宇航;譚繼可;周緒紅
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: F03D13/20
• 分類號: F03D13/20;F03D80/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于波紋鋼腹板箱梁的鋼管混凝土格構式風電塔架，涉及陸上風力發電技術領域。該體系包括風機、上部鋼塔筒、環形鋼?混凝土組合箱梁、格構式塔架、基礎。所述的格構式塔架的各肢件下部直接錨入基礎，最上部通過環形鋼?混凝土組合箱梁與上部鋼塔筒連接。塔架各肢件為預應力鋼管約束混凝土柱，采用后張法，保證其只承受壓力，充分利用混凝土的抗壓性能和鋼材的抗拉性能；肢件可根據其長度進行分段，各分段拼接部位均設置抗剪短鋼管；各綴件為波紋鋼腹板箱梁，按受力需求選擇是否灌混凝土，綴件與肢件采用螺栓連接，結構體系全部采用裝配化建造方式，可顯著提高施工效率、保證施工質量、降低施工措施費用。

技術領域

本發明涉及陸上風力發電技術領域。

背景技術

風電能源是一種清潔的可再生能源，目前越來越多國家在大力推進風電領域的發展。風力發電機塔架按照結構形式分類，可以分為格構式塔架和錐筒式塔筒。格構式塔架的主要優點是造價較低、制造簡單、運輸方便，但其缺點是占地面積大、現場施工周期長、維修安全性較差。錐筒式塔筒由于其外形簡潔美觀、傳力明確、構造簡單、占地面積小和方便維修，在當今國際風電市場上，是大中型風力發電機組普遍采用的結構形式。

隨著風電的發展，在低風速高塔筒時代，高塔筒、長葉片、大功率的風電塔筒也越來越多的展現在人們的眼前，成為風電領域的標配，相應的輪轂高度也會越來越高，對塔筒的要求也會不斷提高。隨著塔筒高度的增加，傳統鋼塔的不足之處就逐漸體現出來：經濟性下降；容易發生共振；運輸困難等等。因此，為了充分開發利用低風速、超低風速的風能資源，需要結合這兩種塔筒形式的優點，研發出性能最佳的陸上新型混合塔筒結構。

發明內容

本發明綜合提出一種基于波紋鋼腹板箱梁的鋼管混凝土格構式風電塔架：塔架為格構式，可顯著降低作用在塔架上的風荷載，格構式塔架的各肢件通過預應力緊密連接，并使各肢件只承受壓力，從而能充分利用混凝土的抗壓性能和鋼材的抗拉性能。格構式塔架和上部鋼塔筒通過環形鋼-混凝土組合箱梁進行連接，使結構構造簡單、豎向和整體穩定性好，是一種全新的陸上風機塔架形式，除局部節點需要現場灌注少量混凝土外，其余構件均可全部采用裝配化建造方式，可顯著提高施工效率、保證施工質量、降低施工措施費用。

本發明的技術方案如下：

一種基于波紋鋼腹板箱梁的鋼管混凝土格構式風電塔架。該結構包括風機、上部鋼塔筒、環形鋼-混凝土組合箱梁、格構式塔架、基礎。所述的格構式塔架的各肢件底部直接錨入基礎，并通過環形鋼-混凝土組合箱梁與上部鋼塔筒相連，并在鋼塔筒頂部布置一臺風機。

所述的塔架為格構式，其各肢件為預應力鋼管約束混凝土柱，采用后張法，并在鋼管內部預留張拉預應力筋的孔道，孔道中穿設預應力筋，肢件可根據其長度進行分段，各段之間通過預應力緊密連接，肢件在拼接部位中部設置抗剪鋼管進行連接，肢件及抗剪鋼管均在工廠預制，拼接接頭處局部進行現場灌注混凝土或砂漿。

本發明相對于現有技術具有以下有益效果：

(1)塔架為格構式，相比傳統鋼塔筒和混合塔筒，塔架具有整體剛度大、承載能力高的特點，更適用于高塔筒、高功率風機；塔架受風荷載面積小，可顯著降低作用在塔架上的風荷載，從而減少材料用量。

(2)格構式塔架各肢件采用預應力鋼管約束混凝土柱，預應力采用后張法，保證各肢件只承受壓力，從而能充分利用混凝土的抗壓性能和鋼材的抗拉性能；塔架各肢件無需額外增加鋼筋，減少鋼筋用量，并可大大減少現場綁扎鋼筋的工作量；拼接外采用抗剪鋼管，可極大的提高鋼連接部位的抗剪承載力，同時施工做法簡單，減少施工周期。

(3)格構式塔架綴件采用波紋鋼腹板箱梁，綴件與肢件直接采用螺栓連接，結構體系全部采用裝配化建造方式，減少模板使用數量，可顯著提高施工效率、保證施工質量、降低施工措施費用。

附圖說明

圖1為本發明的整體示意圖；