預(yù)應(yīng)力鋼混組合式鋼管塔柱的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種預(yù)應(yīng)力鋼混組合式鋼管塔柱，由無縫鋼管和鋼板交替連接形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在無縫鋼管內(nèi)設(shè)置鋼筋、并填充混凝土，同時，相鄰節(jié)塔柱通過法蘭連接。本實用新型的優(yōu)點為采用預(yù)應(yīng)力混凝土鋼管與鋼板組合而成，施工方便簡單，施工周期短，減少了塔柱鋼材用量，增強了塔柱的穩(wěn)定性，大大節(jié)約了成本。
【專利說明】預(yù)應(yīng)力鋼混組合式鋼管塔柱
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種塔柱結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種預(yù)應(yīng)力鋼混組合式鋼管塔柱，屬于風(fēng)力發(fā)電及建筑領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域的大型塔柱，大部分是采用鋼板卷制成圓筒形塔柱，為了抵抗高聳結(jié)構(gòu)自上而下的力矩，往往需要厚度很大的鋼板，致使鋼材用量大、成本投資高；其次，制成塔柱的圓筒是整體式的，直徑較大，一般為3米至5米，此時運輸困難、且運輸成本很高；另外，塔柱沒有經(jīng)過預(yù)應(yīng)力處理，在遇到強風(fēng)時，塔柱頂端在風(fēng)力的作用下容易產(chǎn)生較大的撓曲及晃動；再者，大型尺寸的塔柱也有采用鋼筋混凝土式的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)相當笨重，不僅施工澆注難度大，施工周期長，而且不能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，因此投建成本和管理成本都相當高。
實用新型內(nèi)容
[0003]實用新型目的:本實用新型的目的是提供一種能夠降低鋼材用量、減少成本、提高塔柱穩(wěn)定性、組裝運輸方便、縮短工程周期的預(yù)應(yīng)力鋼混組合式鋼管塔柱。
[0004]技術(shù)方案:本實用新型所述的預(yù)應(yīng)力鋼混組合式鋼管塔柱，由無縫鋼管和鋼板交替連接形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在無縫鋼管內(nèi)設(shè)置鋼筋、并填充混凝土，同時，相鄰塔節(jié)通過法蘭連接。
[0005]其中，相鄰塔節(jié)通過法蘭和無縫鋼管中的鋼筋連接。所述鋼板為單層或多層鋼板。所述無縫鋼管與鋼板之間為焊接。所述鋼筋為精軋螺紋鋼筋，可為兩根或兩根以上、且?guī)в凶o套。所述無縫鋼管的截面為橢圓形，保證塔柱的穩(wěn)定性。所述法蘭為同徑法蘭或不同徑法蘭。所述塔柱的截面為圓柱`形或多邊形柱體。所述混凝土的標號高于或等于C40，為防止混凝土與鋼管壁脫粘，混凝土可采用微膨脹混凝土。
[0006]由于鋼管的約束及精軋螺紋鋼筋的預(yù)應(yīng)力，使填充后的混凝土處于X、Y、Z三向受壓的高強度穩(wěn)定狀態(tài)，而鋼管起到縱向鋼筋、橫向套箍及施工模板三個作用；同時，填充的混凝土限制了柱體的失穩(wěn)；這樣，鋼管在填充混凝土后形成的組合結(jié)構(gòu)，就具有了很強的抗柱狀失穩(wěn)能力。
[0007]為保證結(jié)構(gòu)的強度與穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)還必須滿足以下要求:
[0008]1、無縫鋼管對混凝土的約束效應(yīng)系數(shù)Ky不能小于0.6:

A^f ζ
[0009]Kv =..........—
* Acf Cd
[0010]2、截面含鋼率P。應(yīng)在0.03~0.08之間:
[0011]Pe=As/Ac
[0012]3、混凝土的厚寬比應(yīng)在0.8~1.6之間。[0013]上式中:AS—鋼板的截面面積，A。一混凝土的截面面積，fs—鋼板屈服強度值，fcd-混凝土抗壓強度值。
[0014]有益效果:本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點為該塔柱結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土鋼管與鋼板組合而成，或者將鋼管和鋼板運至現(xiàn)場后再澆筑混凝土，施工方便簡單、施工周期短，減少了塔柱鋼材用量，大大節(jié)約了成本。在鋼管內(nèi)澆筑混凝土、設(shè)置精軋螺紋鋼筋來施加預(yù)應(yīng)力，提高了柱體的抗柱狀失穩(wěn)能力，同時，組合結(jié)構(gòu)中使用到的鋼構(gòu)件可標準化生產(chǎn)，利于生產(chǎn)線式生產(chǎn)加工及生產(chǎn)線式防腐處理，大大降低生產(chǎn)制造成本，并且無縫鋼管和鋼板重量相對較輕，運輸較為方便，減低了運輸成本，并且解決了長途運輸或偏遠地區(qū)或有超限的路況對超大件物資的運輸限制。在鋼管空腔內(nèi)填充混凝土，減少了混凝土用量，節(jié)約了成本，并且不需繁雜的綁扎鋼筋作業(yè)，縮短工期。充分利用精軋預(yù)應(yīng)力鋼筋、鋼管及混凝土的優(yōu)點，并且將三者巧妙地相互作用，比同級混凝土式結(jié)構(gòu)截面減少，節(jié)約材料，線性美觀，減少了或大部分消除了塔柱的彈性撓曲和晃動，增強了塔架抗傾覆能力?？筛鶕?jù)不同的塔柱高度要求，改變鋼管的直徑，從而改變了塔柱的混泥土的截面面積，這樣可以制造超大型塔柱，但鋼材增加卻很少。實驗證明，塔柱越高，經(jīng)濟性越好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型無縫鋼管和鋼板的組裝截面俯視圖；
[0016]圖2為圖1的局部放大圖；
[0017]圖3為設(shè)置鋼筋和填充混凝土的無縫鋼管的剖視圖；
[0018]圖4為本實用新型的組裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5為圖4的C點放大圖；
[0020]圖6圖4的E-E截面圖；
[0021]圖7為圖6的G-G截面圖。
【具體實施方式】
[0022]如圖1和圖2所示，將預(yù)先加工成符合標準的無縫鋼管I與單層鋼板2焊接連接。鋼板材料為Q345或更高級別熱軋鋼板，在其表面進行熱浸鍍鋅的防腐處理。無縫鋼管I與單層鋼板2的長度可根據(jù)要求定制，如果運輸條件允許，一般大于20米。如圖3所示，在無縫鋼管I的空腔柱體中放入可貫穿整個柱體的帶護套5的鋼筋3，其為精軋螺紋鋼筋，具體是預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋，是一種特殊形狀帶有不連續(xù)外螺紋的直條鋼筋，該鋼筋在任意截面處，均可以用帶有內(nèi)螺紋的連接器或錨具進行連接或錨固，該鋼筋3也可以采用能達到技術(shù)要求的只是在兩端帶有螺紋的高強鋼桿，其直徑一般大于40mm，其抗拉強度應(yīng)大于830Mpa，屈服強度應(yīng)大于730Mpa，護套5為PVC材質(zhì)或金屬材質(zhì)的螺旋狀波紋管。同時在空腔柱體中澆筑混凝土 4，其為具有相應(yīng)特性的素混凝土，具有適合本發(fā)明實現(xiàn)的坍落度及強度，標號應(yīng)為C40或C40以上。如圖4-圖7所示，待混凝土有相應(yīng)強度時，起吊無縫鋼管I并焊接相鄰單層鋼板2，具體是在一個無縫鋼管I兩側(cè)分別焊接豎向設(shè)置的單層鋼板2的一側(cè)，然后在每個單層鋼板2的另一側(cè)焊接另一個無縫鋼管1，依次交替組合安裝第一節(jié)多邊形塔體，塔體底部通過基礎(chǔ)法蘭9與地基相連接，然后張拉第一節(jié)塔體中的精軋螺紋鋼筋3并在第一節(jié)塔體頂部安裝不同徑連接法蘭7，該不同徑法蘭7通過精軋螺紋鋼筋螺母8在螺栓孔處錨固精軋螺紋鋼筋。在安裝第二節(jié)或其他塔節(jié)時，通過螺栓孔使第二節(jié)塔體中的精軋螺紋鋼筋固定在不同徑法蘭7上，并依此固定第二層塔體的無縫鋼管I和單層鋼板2，確定第二節(jié)塔體位置準確無誤后在其無縫鋼管I中澆筑混凝土 4，待混凝土 4有相應(yīng)強度后張拉精軋螺紋鋼筋。依次安裝剩余塔體。所述同徑法蘭6或不同徑法蘭7的材質(zhì)為Q345或者更高級別材質(zhì)，整體鍛件加工成型。如此的塔柱結(jié)構(gòu)完成以后,塔體的壁部抗拉強度，主要由精軋螺紋鋼筋來承擔(dān)，而塔體的抗壓強度和上部的載荷，主要由混凝土 4承擔(dān)，其次受力的才是無縫鋼管1，預(yù)應(yīng)力的施加大大減少了鋼板用量，節(jié)約了鋼材，并且，由于鋼管的包箍作用，限制了混凝土 4豎向柱體的失穩(wěn)，大大減少了混凝土的用量，同時由于采用了預(yù)應(yīng)力處理，塔架頂部的晃動撓曲大部分消失。
【權(quán)利要求】
1.一種預(yù)應(yīng)力鋼混組合式鋼管塔柱，其特征在于:由無縫鋼管(I)和鋼板(2)交替連接形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在無縫鋼管(I)內(nèi)設(shè)置鋼筋(3)、并填充混凝土(4)，同時，相鄰塔節(jié)通過法蘭連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力鋼混組合式鋼管塔柱，其特征在于:所述鋼板(2)為單層或多層鋼板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的預(yù)應(yīng)力鋼混組合式鋼管塔柱，其特征在于:所述無縫鋼管(I)與鋼板(2)之間為焊接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力鋼混組合式鋼管塔柱，其特征在于:所述鋼筋(3)為精軋螺紋鋼筋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的預(yù)應(yīng)力鋼混組合式鋼管塔柱，其特征在于:所述鋼筋(3)的數(shù)量為兩根或兩根以上，且?guī)в凶o套(5 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力鋼混組合式鋼管塔柱，其特征在于:相鄰塔節(jié)通過法蘭和無縫鋼管(I)中的鋼筋(3 )連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力鋼混組合式鋼管塔柱，其特征在于:所述法蘭為同徑法蘭(6)或不同徑法蘭(7)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力鋼混組合式鋼管塔柱，其特征在于:所述塔柱的截面為圓柱形或多邊形柱體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力鋼混組合式鋼管塔柱，其特征在于:所述無縫鋼管(I)的截面為橢圓形。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的預(yù)應(yīng)力鋼混組合式鋼管塔柱，其特征在于:所述混凝土(4)為微膨脹混凝土。
【文檔編號】E04H12/16GK203452439SQ201320505791
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】戰(zhàn)福軍 申請人:南京聯(lián)眾建設(shè)工程技術(shù)有限公司