[發(fā)明專利]一種基于UHPC的帶地錨束的風電塔架及其施工方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310558032.2
• 申請日: 2023-05-17
• 公開（公告）號: CN116641845A
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發(fā)明（設計）人: 邵旭東;華旭剛;馮家輝;曹君輝;張寧
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學
• 主分類號: F03D13/20
• 分類號: F03D13/20;F03D13/10;E04H12/12;E04H12/22;E04H12/34;E04B1/92;E04G21/12;E04G21/14
• 代理公司: 長沙朕揚知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 錢朝輝

本發(fā)明公開了一種基于UHPC的帶地錨束的風電塔架，包括多層上下堆疊設置的UHPC塔柱節(jié)段，上下相鄰UHPC塔柱節(jié)段之間通過塔柱過渡段連接；UHPC塔柱節(jié)段包括多根UHPC塔柱單元，塔柱過渡段包括多根UHPC過渡段與多根橫向聯(lián)系構(gòu)件，上下相鄰UHPC塔柱單元通過UHPC過渡段連接；風電塔架還包括多根已施加預應力的地錨束。本發(fā)明還提供一種上述帶地錨束的風電塔架的施工方法。本發(fā)明的風電塔架結(jié)構(gòu)在地錨束的作用下，UHPC塔柱處于較高壓應力狀態(tài)，可充分發(fā)揮UHPC高抗壓強度的優(yōu)勢，提高了其受力性能。采用UHPC為主體材料的框架式塔柱結(jié)構(gòu)，更大的剛度和抗風穩(wěn)定性，自重低，高度可更高，耐疲勞和耐久性好。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于風力發(fā)電技術(shù)領域，尤其涉及一種風力發(fā)電塔及其施工方法。

背景技術(shù)

目前，風電單機容量已經(jīng)達到10MW以上，隨著科技的進步，更大容量的風機正在被研發(fā)制造。但是大容量風機作用在塔架上的重量也會顯著增加，因而要求塔架具備更高的強度和更大的剛度。同時，葉輪的大型化也要求更高的風電塔高度，且對于位于低風速區(qū)的陸上風電塔而言，增加輪轂高度才能充分利用最佳的風能條件。

現(xiàn)有技術(shù)中通常采用常規(guī)混凝土或鋼材來建造風電塔架。對于常規(guī)混凝土塔柱，因其自重太大，當塔高過高時，變得難以施工，或者吊裝重量飆升，造價無法承受，此時風電塔架的高度難以滿足要求。對于常規(guī)鋼塔柱，當塔柱過高時，往往滿足了強度要求卻滿足不了剛度要求，若增大截面尺寸，造價也將飆升，此外，鋼塔存在疲勞和耐久性問題，運維費用高。由上可知，現(xiàn)有技術(shù)中的風電塔架難以同時滿足高度、強度和剛度的要求，尤其是在高度方面，受到材料特性和穩(wěn)定性等限制，目前風電塔的輪轂高度未能突破200米的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：如何利用UHPC新材料，構(gòu)建新的風電塔架結(jié)構(gòu)，以克服以上背景技術(shù)中提到的不足和缺陷。本發(fā)明提供一種具備塔架高度高、穩(wěn)定性好、耐疲勞和耐久性好等優(yōu)勢的基于UHPC的帶地錨束的風電塔架及其施工方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種基于UHPC的帶地錨束的風電塔架，包括多層上下堆疊設置的UHPC塔柱節(jié)段，上下相鄰所述UHPC塔柱節(jié)段之間通過塔柱過渡段連接；所述UHPC塔柱節(jié)段包括多根圍繞風電塔架的豎向中心線分布的UHPC塔柱單元，所述塔柱過渡段包括多根UHPC過渡段與多根用于將所述UHPC過渡段連接成一整體的橫向聯(lián)系構(gòu)件，上下相鄰所述UHPC塔柱單元通過UHPC過渡段連接；所述風電塔架還包括多根已施加預應力的地錨束，所述地錨束設于所述UHPC塔柱節(jié)段和/或塔柱過渡段與地面基礎之間。上述地錨束設于所述UHPC塔柱節(jié)段和/或塔柱過渡段與地面基礎之間是指：地錨束設于UHPC塔柱節(jié)段與地面基礎之間，且設于塔柱過渡段與地面基礎之間；或者，地錨束設于UHPC塔柱節(jié)段與地面基礎之間，或設于塔柱過渡段與地面基礎之間。

上述風電塔架中，優(yōu)選的，所述地錨束設于所述塔柱過渡段與地面基礎之間，所述橫向聯(lián)系構(gòu)件包括多根橫梁，相鄰設置的所述UHPC過渡段之間通過橫梁連接，所述地錨束設于所述橫梁與地面基礎之間。同一橫向聯(lián)系構(gòu)件的橫梁位于同一平面上。通過設置橫梁，可以確保尺寸較小且壓力軸線變化的UHPC塔柱節(jié)段的穩(wěn)定性，同時為強風作用下的整體塔架結(jié)構(gòu)提供大的抗扭剛度。地錨束的兩端均可張拉，分別錨固于橫梁和地面基礎，可以確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。為了進一步提高風電塔架的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，除了設置橫梁，還可在相鄰設置的橫梁之間設置水平布置的橫聯(lián)，橫聯(lián)與地面基礎之間也可設置地錨束。

上述風電塔架中，優(yōu)選的，包括最上層在內(nèi)的多個所述塔柱過渡段的橫梁與地面基礎之間張拉設有垂直于地面基礎設置的地錨束，且所述地錨束的上端與所述橫梁錨固時的錨固位置位于所述橫梁靠近UHPC過渡段的一端。更優(yōu)選的，地錨束垂直張拉，每個所述塔柱過渡段與地面基礎之間張拉的垂直地錨束的數(shù)量為所述橫梁的兩倍，即每根橫梁兩端均張拉設置地錨束。