[发明专利]一种预应力超高性能混凝土海上风电塔架

说明书

技术领域

本发明涉及风电塔架设计技术领域，尤其涉及一种预应力超高性能混凝土海上风电塔架。 

  

背景技术

目前，发电成本较高成为制约海上风电发展的一个重要因素。为此，通过逐步提高单机容量降低发电成本成为海上风电发展的一个趋势。但单机容量的增加，意味着风机重量、叶片长度的增加，作用在塔架上荷载增加，就需要塔架拥有更大的强度、刚度和高度。导致传统的钢锥管塔架直径越来越大，壁厚增加，钢材用量大幅增加，这样大大增加了塔架的材料、制造、运输和安装等费用；另外海上风机塔架外壁直接暴露在海洋大气环境中，在整个使用寿命期间存在严重腐蚀问题，降低了塔架的使用寿命，增加了整个使用期间的维护费用。         

而现有的预应力混凝土塔架由若干片预制构件经螺栓和预应力索连接而成，施工时间长，增加了安装成本和施工不确定性；另外，在风和波浪长期动载作用下，由螺栓松动和预应力松弛导致塔架结构整体性能下降还有待验证；在海洋强腐蚀环境下，连接螺栓和预应力筋腐蚀也增加了日常维护费用；此外混凝土塔架自重较重，地震作用较大，增加了基础建设和运输安装的费用。 

发明内容

本发明为一种预应力超高性能混凝土海上风电塔架, 包括塔筒结构和若干预应力筋，所述塔筒结构呈中空状，所述预应力筋沿所述塔筒结构的内侧壁竖直方向设置，且所述若干预应力筋围绕所述塔筒结构的内侧壁一圈设置；其中，所述塔筒结构的材料为超高性能混凝土（UHPC），所述预应力筋的材料为纤维增强塑料(FRP)。 

一些实施例中，所述塔筒结构由若干塔筒结构单元组成，所述若干塔筒结构单元之间相互连接。 

一些实施例中，所述相邻两塔筒结构单元之间设置有高强螺栓，所述高强螺栓用于固定连接所述相邻两塔筒结构单元。 

一些实施例中，所述若干塔筒结构单元连接处的内侧壁上设置有仿竹节点部分，所述仿竹节点部分呈凸起环状并与所述塔筒结构单元的内侧壁固定连接。 

一些实施例中，所述仿竹节点部分上与所述预应力筋相对应的位置处设置有若干预应力管道，且所述若干预应力管道在所述仿竹节点部分的横截面上呈均匀分布，所述预应力管道内设置有套管，所述预应力筋穿过所述套管。 

一些实施例中，所述塔筒结构单元采用预制形式。 

一些实施例中，所述塔筒结构的上端内侧壁上设置有环形加强部分。 

一些实施例中，所述预应力超高性能混凝土海上风电塔架的顶部设置有第一法兰，所述第一法兰与一风机相连接；所述预应力超高性能混凝土海上风电塔架的底部预埋有第二法兰，所述预应力超高性能混凝土海上风电塔架通过所述第二法兰与一基础固定连接。 

一些实施例中，所述塔筒结构内设置有若干横向和纵向的钢筋。 

一些实施例中，所述塔筒结构整体呈锥管式。 

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有的优点和积极效果为： 

本发明采用材料为纤维增强塑料（FRP）的预应力筋和材料为超高性能混凝土（UHPC）的塔筒结构相结合设计制作风电塔架，通过整体优化设计，使本发明具有良好的动力性能和耐腐蚀性，降低塔架在整个生命周期内的费用，从而降低海上风电发电成本，此外整体自重轻使其高度可达100-120m，地震作用较小，减少了基础建设和运输安装的费用。 

  

附图说明

结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中： 

图1为本发明的结构示意图；

图2为塔筒结构上端结构示意图；

图3为相邻两塔筒结构单元连接处的结构示意图；

图4为塔筒结构下端结构示意图；

图5为塔筒结构截面示意图。

符号说明： 

1-塔筒结构

11-塔壁

12-环形加强部分

2-预应力筋

3-风电机组

4-套管

5-仿竹节点部分

6-预应力管道

具体实施方式

参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。