[发明专利]一种用于风电结构的内环预应力装配式UHPC塔筒段

说明书

本发明公开了一种用于风电结构的内环预应力装配式UHPC塔筒段，包括若干塔筒段分片和若干预应力组件，塔筒段由若干塔筒段分片边缘的连接键和连接槽拼接，并通过张拉穿过钢管孔道的高性能钢绞线形成的环形预应力形成整体。其中，塔筒段分片是由超高性能混凝土(UHPC)浇筑而成的标准构件，其体内埋有钢骨架。本发明塔筒段力学性能优良、整体性较强，易于标准化设计及工厂预制，便于运输和装配施工；设置在塔筒内侧的预应力组件可方便施工人员在塔筒内直接进行安装操作，实用性强。本发明兼备性能优良、便于施工的特点，具有较好的经济效益和实用价值。

技术领域

本发明涉及风电结构塔筒技术领域，具体涉及一种用于风电结构的内环预应力装配式UHPC塔筒段。

背景技术

我国近几十年的社会发展迅猛，目前已成为世界GDP总量第二的国家。然而，高速发展的背后也藏有严重的环境污染问题，如温室效应、雾霾、酸雨等。如今，国际形势竞争激烈，全球化石能源储存已无法满足各国猛烈的发展需求，在这个时代的节点上，发展、利用清洁能源刻不容缓。近年来，风能以其绿色、环保、可持续的特点受到世界各国的大力开发。相比于其他能源，风能可无限再生，且储量丰富；除此，风能还具有分布广、易获得、成本低的特点。目前全球风能储备充足，是可开发利用的水能总量的10倍。事实上，从21世纪开始，全球风电产业装机量连年呈线性增长，而我国风电装机量已位居世界前列。如今，为了进一步提升风能源利用率，风电机正朝着“功率大、塔架高、离岸远”的方向发展，这对新型风电塔的研发提出了更高的要求。

在建造方面，风电机发电效率的逐步提升要求塔筒尺寸不断增加，并且多建址于环境条件严苛的海上或山上，这给风电塔筒的预制、运输、组装都带来了巨大的困难。在结构性能方面，风电机塔筒高耸，塔顶安装有质量较大的旋翼与机舱，运行期间承受强风、海浪甚至强震等复杂环境荷载，这对其刚度和强度都提出了更高的性能要求。装配式预应力混凝土风电塔筒具有运输方便、组装快捷、施工周期短的优势，该结构形式刚度大、稳定性好、抗疲劳性能优越、受力明确，具有较好的应用前景。

现有装配式预应力混凝土风电塔筒结构形式主要表现为：将若干预制塔筒段吊装，并通过各种方式在高度方向上布置预应力构件使其形成整体。然而，该形式中塔筒段为塔筒整体装配中的最小单位，对于尺寸较大的风电塔筒仍存在塔筒段预制、运输、施工不便的问题。

在一些未使用预应力技术的装配式风电塔筒结构形式中，塔筒段被分为若干尺寸匹配的分片，在施工中，若干分片可组装成一个塔筒段，若干塔筒段可组装成一个塔筒。塔筒段分片可进一步降低装配构件的尺寸，便于预制、运输、组装。然而，该形式中分片多使用螺栓进行连接，存在安装繁琐、易出现局部缺陷的问题。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种用于风电结构的内环预应力装配式UHPC塔筒段，主要为了开发一种通过预应力将分片组装成整体的新型塔筒段。该塔筒段运输方便、施工便捷、整体性好、传力明确，能够有效解决现有技术的不足。

为本发明采用的技术方案如下：一种用于风电结构的内环预应力装配式 UHPC塔筒段，包括若干塔筒段分片和若干预应力组件。所述塔筒段分片是塔筒段沿横截面周长等分的分段，可等分2片、4片或8片；塔筒段分片包括塔筒段分片壁、连接键、连接槽、锚固管体、开孔钢板、钢管孔道和钢连接片。

所述塔筒段分片壁为塔筒段分片的筒壁部分，其四个边缘截面设有两对连接构件分别用于圆周向及竖向的连接，一对连接构件包括一个连接键和一个连接槽，连接键与连接槽尺寸相匹配，连接键为塔筒段分片壁之间拼接的凸出构件，连接槽为塔筒段分片壁之间拼接的凹进构件，塔筒段分片通过将自身连接键插入相邻塔筒段分片的连接槽中实现拼接。连接键、连接槽的截面形状为坡度较缓的梯形，方便对接、拼装。

所述塔筒段分片壁凹陷侧表面设有若干凸出的锚固管体，所述锚固管体在竖向及同一水平高度的圆周方向皆均匀布置；所述锚固管体靠近塔筒段分片壁侧边缘的一端为对接端，远离的一端为锚固端；锚固管体的对接端管截面与塔筒段分片壁侧边缘截面平齐。