本實用新型屬于風力發(fā)電塔架結(jié)構(gòu)技術(shù)領域，具體涉及一種斜拉預應力鋼與混凝土組合式風機塔架。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)風力發(fā)電塔常見為單管塔筒1，其底部與基礎2連接，頂部安裝風力發(fā)電機3和風輪4，塔筒1內(nèi)部布置供上下交通的爬梯、傳輸電能的電纜及其他附件等，塔筒1底部開設門洞并布置加強環(huán)5。單管鋼筒結(jié)構(gòu)1由多個焊接筒段6連接組成，各焊接筒段6之間采用鍛造橫向法蘭7和法蘭螺栓8連接。

傳統(tǒng)風力發(fā)電鋼筒塔架分段數(shù)量較少，每段塔筒較重，運輸和吊裝難度較大；當風機功率較大、載荷較大，要求塔筒直徑較大時，較大直徑的整圓塔筒受公路運輸高度和寬度限制較大；為滿足運輸、吊裝等要求，直徑較小的圓形塔筒用于大功率風電機組時，結(jié)構(gòu)效率較低，經(jīng)濟性較差。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)剛度大、耐久性好、結(jié)構(gòu)阻尼比大，對于提高風力發(fā)電機組塔架剛度、增加塔架的阻尼比非常有利。然而普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗裂較差、抗疲勞荷載作用性能更差，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施加預應力可提高其抗彎剛度、抗裂性能和抗疲勞性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種斜拉預應力鋼與混凝土組合式風機塔架。

本實用新型提出的斜拉預應力鋼與混凝土組合式風機塔架，所述組合式風機塔架由下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9、斜拉預應力索10、過渡段11和上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12組成，其中：

所述上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12的底部通過鍛造橫向法蘭7與過渡段11連接，頂部安裝風力發(fā)電機3和風輪4，上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12由若干個焊接筒段6連接組成，相鄰的焊接筒段6之間采用鍛造橫向法蘭7和法蘭螺栓8連接；

所述下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9由底部直筒段13和頂部轉(zhuǎn)換段14連接而成，底部直筒段13采用等外徑、等壁厚環(huán)形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其底部開設有門洞，并布置加強環(huán)5；頂部轉(zhuǎn)換段14內(nèi)均勻布置有若干道環(huán)向預應力索15，且環(huán)向均勻布置有若干個弧形預應力索套管16，弧形預應力套管16上端出口方向為豎直，下端出口方向與斜拉預應力索10的角度一致；環(huán)向預應力索15張拉錨固后對張拉凹槽（為便于張拉預應力索預留的凹槽）采取灌漿封堵19；

所述過渡段11由焊接筒段6、鍛造橫向法蘭7和下部錨固法蘭26組成，若干個焊接筒段6之間采用鍛造橫向法蘭7和法蘭螺栓8連接，過渡段11頂部通過鍛造橫向法蘭7、法蘭螺栓8與上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12連接，底部通過錨固法蘭26上的錨固法蘭開孔27與弧形預應力套管16上端出口相對應；

所述斜拉預應力索10上端依次穿過頂部轉(zhuǎn)換段14內(nèi)的弧形預應力索套管16、過渡段11下部的錨固開孔27和上錨具28，使過渡段11錨固在下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9的頂部；斜拉預應力索10下端連接下錨具29，并與環(huán)梁31上的錨點30連接。

本實用新型中，所述下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9可以采用現(xiàn)場澆筑鋼筋混凝土整體形成結(jié)構(gòu)，或可采用預制拼裝結(jié)構(gòu)。當采用預制拼裝結(jié)構(gòu)時，將下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9豎向分為若干標準節(jié)20和轉(zhuǎn)換節(jié)21，相鄰兩節(jié)采用若干個灌漿螺栓22連接以承受安裝階段的荷載，為方便灌漿螺栓22的灌漿施工，在其安裝處設置排氣孔23和灌漿孔24；各預制段頂面埋設吊裝螺母25以便安裝階段起吊。

本實用新型中，環(huán)向預應力索15可采用專用環(huán)錨17張拉錨固，或可預設扶壁柱18并對穿環(huán)向預應力索15，然后張拉錨固。

本實用新型中，一圈環(huán)梁31布置于基礎2邊緣處，所述基礎２位于下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9的正下方，環(huán)梁31內(nèi)均布有若干個排水管33，環(huán)梁31頂面均布設置錨點30，相位與弧形預應力套管16對應，錨點預應力筋32將錨點30與環(huán)梁31、基礎2的端部連接為整體。

本實用新型中，斜拉預應力索10下端采用下錨頭34錨固于基礎2內(nèi)。

本實用新型中，下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9、過渡段11、上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12內(nèi)部需布置供上下交通的爬梯、傳輸電能的電纜及其他附件等。

本實用新型的有益效果在于：

1.本實用新型提供了一種斜拉預應力鋼與混凝土組合式風機塔架，塔架由下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)和上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)，下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)可大大提高塔架的剛度和阻尼比；采用斜拉預應力索對下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)施加預應力提高混凝土筒的抗裂性能、抗疲勞性能，也大大提高下部結(jié)構(gòu)的整體剛度；斜拉預應力索在混凝土筒頂部的轉(zhuǎn)換段穿過預埋的弧形預應力套管引入塔筒內(nèi)，方便斜拉預應力索的張拉錨固及運行維護。

2.本實用新型對混凝土筒頂部的轉(zhuǎn)換段布置環(huán)向預應力筋并施加預應力以抵抗斜拉預應力索產(chǎn)生的徑向向外的分力，提高轉(zhuǎn)換段的抗裂性能和抗疲勞性能。

3.本實用新型下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)體型簡單，不受斜拉預應力索和環(huán)向預應力索布置的影響，不論采用現(xiàn)場澆筑整體結(jié)構(gòu)還是預制拼裝結(jié)構(gòu)，施工工藝較為簡單；塔筒底部開設門洞不受斜拉預應力索布置的影響。

4.本實用新型下部鋼筋混凝土筒頂部安裝高度較小過渡段，可在下部混凝土達到強度后吊裝過渡段并張拉斜拉預應力索，使下部形成整體剛度，以方便上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)、發(fā)電機、葉輪的一次性吊裝。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)風力發(fā)電塔側(cè)視圖；

圖2為傳統(tǒng)塔筒鍛造橫向法蘭詳圖；

圖3為斜拉預應力鋼與混凝土組合式風機塔架側(cè)視圖；

圖4為組合式風機塔架過渡段和混凝土筒轉(zhuǎn)換段連接詳圖；

圖5為組合式風機塔架基礎俯視圖；

圖6為組合式風機塔架過渡段下錨固法蘭詳圖；

圖7為組合式風機塔架混凝土筒頂部的轉(zhuǎn)換段詳圖；

圖8為組合式風機塔架預制混凝土筒標準段俯視圖；

圖9為組合式風機塔架斜拉預應力索直接錨固與基礎詳圖；

圖10為組合式風機塔架斜拉預應力索錨固與基礎環(huán)梁詳圖。

圖中標號：1為塔筒，2為基礎，3為發(fā)電機，4為風輪，5為門洞，6為焊接筒段，7為鍛造橫向法蘭，8為法蘭螺栓，9為下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)，10為斜拉預應力索，11為過渡段，12為上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)，13為底部直筒段，14為頂部轉(zhuǎn)換段，15為環(huán)向預應力索，16為弧形預應力套管，17為專用環(huán)錨，18為扶壁柱，19為灌漿封堵，20為標準節(jié)，21為轉(zhuǎn)換節(jié)，22為灌漿螺栓，23為排氣孔，24為灌漿孔，25為吊裝螺母，26為下部錨固法蘭，27為錨固法蘭開孔，28為上錨具，29為下錨具，30為錨點，31為環(huán)梁，32為錨點預應力筋，33為排水管，34為下錨頭。

具體實施方式

下面通過實施例結(jié)合附圖進一步說明本實用新型：

實施例1，圖３-圖10所示，本實用新型提出的斜拉預應力鋼與混凝土組合式風機塔架，所述組合式風機塔架由下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9、斜拉預應力索10、過渡段11、上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12組成。

所述上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12，底部通過鍛造橫向法蘭7與過渡段11連接，頂部安裝風力發(fā)電機3和風輪4，上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12由多個焊接筒段6連接組成，各焊接筒段6之間采用鍛造橫向法蘭7和法蘭螺栓8連接。

所述下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9由底部直筒段13和頂部轉(zhuǎn)換段14組成，底部直筒段13為等外徑、等壁厚環(huán)形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底部開設門洞并布置加強環(huán)5；頂部轉(zhuǎn)換段14內(nèi)布置若干道環(huán)向預應力索15、環(huán)向均布若干個弧形預應力索套管16，弧形預應力套管16上端出口與豎直，下端出口與斜拉預應力索10的角度一致。環(huán)向預應力索15可采用專用環(huán)錨17張拉錨固，也可預設扶壁柱18并對穿環(huán)向預應力索15，然后張拉錨固，環(huán)向預應力索15張拉錨固后對張拉凹槽采取灌漿封堵19。

所述下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9可以采用現(xiàn)場澆筑鋼筋混凝土整體形成結(jié)構(gòu)，也可采用預制拼裝結(jié)構(gòu)。當采用預制拼裝結(jié)構(gòu)時，將下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9豎向分為若干標準節(jié)20和轉(zhuǎn)換節(jié)21，相鄰兩節(jié)采用若干個灌漿螺栓22連接以承受安裝階段的荷載，為方便灌漿螺栓22的灌漿施工，在其安裝處設置排氣孔23和灌漿孔24；各預制段頂面埋設吊裝螺母25以便安裝階段起吊。

本實用新型中，所述過渡段11由焊接筒段6、上部鍛造橫向法蘭7、下部錨固法蘭26組成，過渡段11通過上部鍛造橫向法蘭7、法蘭螺栓8與上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12連接，下部錨固法蘭26上的錨固法蘭開孔27與弧形預應力套管16上端出口對應。

本實用新型中，所述斜拉預應力索10上端依次穿過頂部轉(zhuǎn)換段14內(nèi)的弧形預應力索套管16、過渡段11下部錨固開孔27、上錨具28，使過渡段11錨固在下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9的頂部；斜拉預應力索10下端連接下錨具29，并與基礎2上的錨點30連接。

本實用新型中，所述基礎2位于下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9的正下方，靠近邊緣處布置一圈環(huán)梁31，環(huán)梁31內(nèi)均布若干個排水管33，環(huán)梁31頂面均布設置錨點30，相位與弧形預應力套管16對應，錨點預應力筋32將錨點30與環(huán)梁31、基礎2的端部連接為整體；斜拉預應力索10下端也可采用下錨頭34錨固在基礎2內(nèi)。

具體實施過程如下：

1.施工基礎2：根據(jù)設計圖紙要求開挖基坑、澆筑墊層、綁扎鋼筋、澆筑基礎混凝土。若斜拉預應力索10下端直接錨固在基礎2中，則需在基礎鋼筋綁扎階段布置好斜拉預應力索10的下端及其下錨頭34；若斜拉預應力索10下端連接于環(huán)梁31頂面的錨點30上，則需施工環(huán)梁31，并在其中布置錨點30、錨點預應力筋32以及排水管33。

2.施工下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9：若下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9采取現(xiàn)場整體澆筑成形，需在基礎2混凝土達到一定強度后施工下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9，并在頂部轉(zhuǎn)換段14內(nèi)預埋環(huán)向預應力索15、弧形預應力套管16，待頂部轉(zhuǎn)換段14達到強度要求后，張拉錨固環(huán)向預應力索15，并對預留張拉空間做灌漿封堵19；若下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9采取預制拼裝結(jié)構(gòu)，則需預制標準節(jié)20和轉(zhuǎn)換節(jié)21并養(yǎng)護達到強度要求，在頂部轉(zhuǎn)換節(jié)21內(nèi)預埋環(huán)向預應力索15、弧形預應力套管16，待頂部轉(zhuǎn)換節(jié)21達到強度要求后，張拉錨固環(huán)向預應力索15，并對預留張拉空間做灌漿封堵19，然后自下而上依次吊裝標準節(jié)20和轉(zhuǎn)換節(jié)21，吊裝時吊點連接在吊裝螺母25上，相鄰兩節(jié)段之間采用灌漿螺栓22連接。

3.施工斜拉預應力索10：在下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9頂部安裝過渡段11，牽引斜拉預應力索10上端依次穿過頂部轉(zhuǎn)換段14內(nèi)的弧形預應力索套管16、過渡段11下部錨固開孔27、上錨具28，張拉斜拉預應力索10使過渡段11錨固于下部鋼筋混凝土筒結(jié)構(gòu)9的頂部，使下部形成完整的結(jié)構(gòu)體系。

4.依次吊裝上部單管鋼筒結(jié)構(gòu)12、發(fā)電機3、風輪4等。