一种全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔及其施工方法与流程

本发明涉及风力发电塔结构设计领域，特别是涉及一种全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔及其施工方法。

背景技术：

随着风力发电项目的增多，一些风资源较好的风场已经被开发完毕，为了更好的利用较高处的风资源，风力发电塔必须向高塔方面发展。理论研究证明，当风力发电塔高度超过100米以上时，构架式塔架的优越性突显，可以大幅度节约结构造价。然而，由于风力发电塔结构存在疲劳问题，对于焊接结构，疲劳允许应力幅较低，若满足疲劳允许应力幅，结构材料消耗必然增大。因此，为提高材料的利用率，可以设计一种全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔来解决上述问题，该全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔对塔柱及斜杆施加预拉力，使得塔柱及其横斜杆在疲劳荷载作用下受压，这样的结构设计可以不用计算疲劳，且节约造价。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔及其施工方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔，该全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔由格构式塔架、混凝土过渡段以及钢结构塔筒组成。

其中，所述格构式塔架包括基础、塔柱、栓钉、钢绞线、斜杆、横杆和横膈，所述钢绞线从所述塔柱内侧底部贯穿至所述塔柱内侧顶部，所述塔柱端部焊有所述栓钉，所述塔柱底部还设置有拉索，所述塔柱底部与所述拉索和所述钢绞线下端共同锚固于所述塔柱底部的所述基础内，所述塔柱顶部的所述混凝土过渡段张拉所述塔柱内的所述钢绞线，所述横膈采用十字交叉型布置两根所述钢绞线，通过对所述钢绞线张拉来实现所述斜杆和所述横杆受压，从而控制工作荷载下所述斜杆和所述横杆的拉应力幅。

其中，所述混凝土过渡段位于所述格构式塔架顶部，其主要用于连接底部的所述格构式塔架和顶部的所述钢结构塔筒，所述混凝土过渡段内设置有过渡段钢绞线，所述混凝土过渡段采用水平双向的所述过渡段钢绞线进行张拉，使得所述混凝土过渡段横向处于受压状态，所述混凝土过渡段中间还开有人孔。

其中，所述钢结构塔筒底部柱脚通过预应力锚栓锚固于所述混凝土过渡段内，所述混凝土过渡段在竖向也处于受压状态。

一种全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔的施工方法，其步骤如下：

（1）施工基础，在所述基础的柱脚底部预埋拉索锚固段，对所述拉索一端进行锚固；

（2）安装第一节塔柱，将所述钢绞线穿过所述第一节塔柱连接柱脚法兰螺栓，然后安装所述第一节塔柱的横斜杆、横膈，最后对所述横膈进行张拉；

（3）安装第二节塔筒，将所述钢绞线穿过第二节塔柱连接所述第二节塔柱的法兰螺栓，然后安装所述第二节塔柱的横斜杆、横膈，最后再对所述横膈进行张拉；以此类推，直到所有的格构段安装完毕；

（4）在塔架顶部穿所述钢绞线、预埋预应力锚栓、绑扎钢筋、支模，浇筑混凝土；

（5）待混凝土养护完毕后，张拉柱脚上的所述钢绞线，安装第一节塔筒，然后张拉柱脚锚栓；

（6）安装第二节塔筒，将所述第二节塔筒与所述第一节塔筒连接，以此类推，完成塔筒安装。

上述的全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔的有益效果在于：该全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔的所有杆件在工作荷载下全部受压，消除了疲劳问题（极限荷载下可能受拉），而且还具有施工方便、结构受力合理可行、节约材料的优点。

附图说明

图1是本发明所述一种全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔的结构示意图；

图2是本发明所述一种全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔的混凝土过渡段的结构示意图；

图3是本发明所述一种全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔的人孔的结构示意图。

附图标记说明如下：

1、塔柱；2、钢绞线；3、斜杆；4、横杆；5、横膈；6、混凝土过渡段；7、钢结构塔筒；8、预应力锚栓；9、基础；10、栓钉；11、过渡段钢绞线；12、人孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1-图3所示，一种全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔，该全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔由格构式塔架、混凝土过渡段6以及钢结构塔筒7组成。

在本实施例中，所述格构式塔架包括基础9、塔柱1、栓钉10、钢绞线2、斜杆3、横杆4和横膈5，所述钢绞线2从所述塔柱1内侧底部贯穿至所述塔柱1内侧顶部，所述塔柱1端部焊有所述栓钉10，所述栓钉10用于加强所述塔柱1与所述混凝土过渡段6之间的粘结，所述塔柱1底部还设置有拉索，所述塔柱1底部与所述拉索和所述钢绞线2下端共同锚固于所述塔柱1底部的所述基础9内，所述塔柱1顶部的所述混凝土过渡段6张拉所述塔柱1内的所述钢绞线2，所述横膈5采用十字交叉型布置两根所述钢绞线2，通过对所述钢绞线2张拉来实现所述斜杆3和所述横杆4受压，从而控制工作荷载下所述斜杆3和所述横杆4的拉应力幅。

在本实施例中，所述混凝土过渡段6位于所述格构式塔架顶部，其主要用于连接底部的所述格构式塔架和顶部的所述钢结构塔筒7，所述混凝土过渡段6内设置有过渡段钢绞线11，所述混凝土过渡段6采用水平双向的所述过渡段钢绞线11进行张拉，使得所述混凝土过渡段6横向处于受压状态，所述混凝土过渡段6中间还开有人孔12，方便操作人员上下。

在本实施例中，所述钢结构塔筒7底部柱脚通过预应力锚栓8锚固于所述混凝土过渡段6内，所述混凝土过渡段6在竖向也处于受压状态。

一种全向预应力抗疲劳组合钢结构风塔的施工方法，其步骤如下：

（1）施工基础9，在所述基础9的柱脚底部预埋拉索锚固段，对所述拉索一端进行锚固；

（2）安装第一节塔柱，将所述钢绞线2穿过所述第一节塔柱连接柱脚法兰螺栓，然后安装所述第一节塔柱的横斜杆、横膈，最后对所述横膈进行张拉；

（3）安装第二节塔筒，将所述钢绞线2穿过第二节塔柱连接所述第二节塔柱的法兰螺栓，然后安装所述第二节塔柱的横斜杆、横膈，最后再对所述横膈进行张拉；以此类推，直到所有的格构段安装完毕；

（4）在塔架顶部穿所述钢绞线2、预埋预应力锚栓8、绑扎钢筋、支模，浇筑混凝土；

（5）待混凝土养护完毕后，张拉柱脚上的所述钢绞线2，安装第一节塔筒，然后张拉柱脚锚栓；

（6）安装第二节塔筒，将所述第二节塔筒与所述第一节塔筒连接，以此类推，完成塔筒安装。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。