[实用新型]一种组合风电塔架预应力混凝土塔段与钢塔段连接装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电塔架，具体为一种组合风电塔架预应力混凝土塔段与钢塔段连接装置。

背景技术

风能是一种清洁能源，资源储备量大，也是目前国内外重点开发的新能源型式之一。我国风力资源分布广泛，在西北部、中部以及东部沿海地区都有很好的风力资源，风力发电的发展前景相当广阔。现阶段，为了解决传统钢制塔筒的运输问题、成本问题、耐久性和使用年限的问题，运用混凝土和钢两种材料组成混凝土和钢组合结构塔筒成为一种新的选择。这种组合塔筒中，混凝土塔段与钢结构塔段的连接是保证其结构体系安全性的关键所在。现有的风力发电塔架结构体系中一般使用传统的带钢制过渡段的钢法兰与混凝土塔段连接和螺栓连接。

传统的法兰连接方式由于法兰盘自身刚度的限制，当预应力施加位置间距较大时，法兰盘下部混凝土在环向布置的两个相邻预应力孔洞之间混凝土的竖向应力分布不均匀，甚至会出现拉应力，存在塔顶混凝土局部开裂的可能性。连接段为组合结构风力发电塔架的重要构件，其使用的安全性会影响塔架的整体使用寿命。

传统的螺栓连接一般在混凝土塔筒内部预埋螺栓，再通过上部钢制塔筒段的底部法兰与螺栓进行固定连接。这种连接当螺栓受到拉力时，混凝土塔筒将受到剪力，使得混凝土塔筒受力不均匀。同时混凝土筒身在风荷载作用下，不断的受到拉压力作用，其抗裂性能和抗疲劳性能都得不到保证。

发明内容

本实用新型的目的在于，针对现有组合结构风力发电塔架由于底段混凝土段壁厚较厚而减小塔筒内部空间的缺点、为了塔筒内部空间的一致性而在连接钢段与混凝土段的连接区域在混凝土塔顶存在较大局部集中力，以及由于法兰刚度不足所导致的混凝土存在拉应力、局部受压应力偏大以及混凝土塔筒钢筋混凝土裂缝宽度难以控制和满足要求等方面的问题，提出一种组合风电塔架预应力混凝土塔段与钢塔段连接装置，减轻混凝土塔顶应力的不均匀程度，减轻混凝土上表面的拉应力，避免混凝土塔顶局部受压状况，同时通过引入预应力使得混凝土塔段处于竖向受压应力状态，有效控制混凝土塔段的裂缝宽度，或者避免混凝土塔段开裂，进而大大提高组合塔架结构的结构安全性、耐久性和抗疲劳特性。

本实用新型的技术方案为，一种组合风电塔架预应力混凝土塔段与钢塔段连接装置，包括与上部钢塔段共轴线且半径与上部钢塔段半径一致的连接钢筒段，连接钢筒段的底端安装连接锚固法兰，连接锚固法兰的内侧环面半径与上部钢塔段半径一致，且连接锚固法兰的外侧环面半径与下部混凝土塔段的半径一致；所述连接锚固法兰与下部混凝土塔段之间通过两个圆柱形的锚固钢板连接，两个锚固钢板的中轴线与上部钢塔段轴线共线，其中第一锚固钢板的半径与连接锚固法兰的内侧环面半径一致，且第一锚固钢板的一端与连接锚固法兰的内侧环面连接，而第一锚固钢板的另一端与下部混凝土塔段的顶端连接，第二锚固钢板的半径与连接锚固法兰的外侧环面半径一致，且第二锚固钢板的一端与连接锚固法兰的外侧环面连接，而第二锚固钢板的另一端与下部混凝土塔段的顶端连接；所述第一锚固钢板与第二锚固钢板之间沿圆周均匀设有多个加劲连接钢板，加劲连接钢板的顶边与连接锚固法兰连接，而加劲连接钢板的两侧边分别与第一锚固钢板和第二锚固钢板连接；所述连接锚固法兰均匀设有多个预应力孔道，并设有预应力施加构件穿过预应力孔道而进入下部混凝土塔段。

该连接构件的上端设有用于与上部钢制塔筒的通过高强螺栓连接的连接法兰，连接锚固法兰、两个圆柱形的锚固钢板以及加劲连接钢板与组合结构风力发电塔架的下部混凝土塔段连接，并通过设置钢锚栓加固连接。预应力施加构件张拉后锚固于连接锚固法兰的上表面。通过引入预应力使得混凝土塔段混凝土在竖向处于受压状态，可以有效控制混凝土塔段的裂缝宽度，甚至可以避免混凝土塔段的开裂现象的出现，大大提高混凝土塔筒的耐久性和疲劳特性。

预应力施加构件为钢绞线或预应力锚栓。

所述加劲连接钢板的底端设有向上凹进的凹槽，用于填充混凝土，稳定、加固加劲连接钢板。

第一锚固钢板与第二锚固钢板相对的板面上分别均匀安装钢锚栓。提高连接装置的整体性、强度以及刚度，进一步改善力的传递路径，改善混凝土塔段顶部的应力分布，避免应力集中和分布不均匀；

所述加劲连接钢板的板面上均匀安装钢锚栓，对加劲连接钢板进行加固连接；也可采取加劲连接钢板的板面上均匀设有穿筋孔，并在每个穿筋孔内设有穿孔钢筋的方式来加固连接并传递力，可以在混凝土浇灌后，在加劲连接钢板与穿孔钢筋之间形成混凝土榫将加劲连接钢板上的力有效传递到混凝土中，实现钢结的高应力状态与混凝土的低应力状态的合理过渡。