[发明专利]一种基于UHPC的带地锚束的风电塔架及其施工方法

说明书

本发明公开了一种基于UHPC的带地锚束的风电塔架，包括多层上下堆叠设置的UHPC塔柱节段，上下相邻UHPC塔柱节段之间通过塔柱过渡段连接；UHPC塔柱节段包括多根UHPC塔柱单元，塔柱过渡段包括多根UHPC过渡段与多根横向联系构件，上下相邻UHPC塔柱单元通过UHPC过渡段连接；风电塔架还包括多根已施加预应力的地锚束。本发明还提供一种上述带地锚束的风电塔架的施工方法。本发明的风电塔架结构在地锚束的作用下，UHPC塔柱处于较高压应力状态，可充分发挥UHPC高抗压强度的优势，提高了其受力性能。采用UHPC为主体材料的框架式塔柱结构，更大的刚度和抗风稳定性，自重低，高度可更高，耐疲劳和耐久性好。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电塔及其施工方法。

背景技术

目前，风电单机容量已经达到10MW以上，随着科技的进步，更大容量的风机正在被研发制造。但是大容量风机作用在塔架上的重量也会显著增加，因而要求塔架具备更高的强度和更大的刚度。同时，叶轮的大型化也要求更高的风电塔高度，且对于位于低风速区的陆上风电塔而言，增加轮毂高度才能充分利用最佳的风能条件。

现有技术中通常采用常规混凝土或钢材来建造风电塔架。对于常规混凝土塔柱，因其自重太大，当塔高过高时，变得难以施工，或者吊装重量飙升，造价无法承受，此时风电塔架的高度难以满足要求。对于常规钢塔柱，当塔柱过高时，往往满足了强度要求却满足不了刚度要求，若增大截面尺寸，造价也将飙升，此外，钢塔存在疲劳和耐久性问题，运维费用高。由上可知，现有技术中的风电塔架难以同时满足高度、强度和刚度的要求，尤其是在高度方面，受到材料特性和稳定性等限制，目前风电塔的轮毂高度未能突破200米的瓶颈。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何利用UHPC新材料，构建新的风电塔架结构，以克服以上背景技术中提到的不足和缺陷。本发明提供一种具备塔架高度高、稳定性好、耐疲劳和耐久性好等优势的基于UHPC的带地锚束的风电塔架及其施工方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种基于UHPC的带地锚束的风电塔架，包括多层上下堆叠设置的UHPC塔柱节段，上下相邻所述UHPC塔柱节段之间通过塔柱过渡段连接；所述UHPC塔柱节段包括多根围绕风电塔架的竖向中心线分布的UHPC塔柱单元，所述塔柱过渡段包括多根UHPC过渡段与多根用于将所述UHPC过渡段连接成一整体的横向联系构件，上下相邻所述UHPC塔柱单元通过UHPC过渡段连接；所述风电塔架还包括多根已施加预应力的地锚束，所述地锚束设于所述UHPC塔柱节段和/或塔柱过渡段与地面基础之间。上述地锚束设于所述UHPC塔柱节段和/或塔柱过渡段与地面基础之间是指：地锚束设于UHPC塔柱节段与地面基础之间，且设于塔柱过渡段与地面基础之间；或者，地锚束设于UHPC塔柱节段与地面基础之间，或设于塔柱过渡段与地面基础之间。

上述风电塔架中，优选的，所述地锚束设于所述塔柱过渡段与地面基础之间，所述横向联系构件包括多根横梁，相邻设置的所述UHPC过渡段之间通过横梁连接，所述地锚束设于所述横梁与地面基础之间。同一横向联系构件的横梁位于同一平面上。通过设置横梁，可以确保尺寸较小且压力轴线变化的UHPC塔柱节段的稳定性，同时为强风作用下的整体塔架结构提供大的抗扭刚度。地锚束的两端均可张拉，分别锚固于横梁和地面基础，可以确保结构稳定性。为了进一步提高风电塔架的结构稳定性，除了设置横梁，还可在相邻设置的横梁之间设置水平布置的横联，横联与地面基础之间也可设置地锚束。

上述风电塔架中，优选的，包括最上层在内的多个所述塔柱过渡段的横梁与地面基础之间张拉设有垂直于地面基础设置的地锚束，且所述地锚束的上端与所述横梁锚固时的锚固位置位于所述横梁靠近UHPC过渡段的一端。更优选的，地锚束垂直张拉，每个所述塔柱过渡段与地面基础之间张拉的垂直地锚束的数量为所述横梁的两倍，即每根横梁两端均张拉设置地锚束。