[发明专利]一种可更换的自复位节点耗能连接装置

说明书

本发明公开了一种可更换的自复位节点耗能连接装置，涉及风力发电技术领域。该装置由拉板和压板组成，拉板与压板之间通过波纹面嵌固在一起，并对接触面做喷砂处理。所述的拉板包括T形拉板和U形拉板两部分，T形板I段和U形板II段沿厚度方向打孔，利用螺杆串接并施加预拉力。所述压板分为上压板与下压板，压板之间通过预应力拉杆连接，压板预留波形槽位以便与拉板波纹面嵌合。压板外表面沿长度方向焊接C形钢加强面外刚度。该装置通过接触面和波纹面的摩擦力耗散输入的能量，通过预应力拉杆的回复力实现构件的自复位。该装置更换简单，传力明确，安装简便，耗能效果好，适用于风电格构式塔架的连接节点耗能，在其他格构式领域也具有广阔的工程应用前景。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域。

背景技术

风力发电是可再生能源领域最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一，同时在全球范围内风力资源分布广泛、储量丰富。根据GWEC的统计，截至2019年底，全球风电累计装机容量为651GW，相较2001年底增长超过26倍，年均复合增长率约为20.12％。风力发电工程的高速发展对风电塔架的要求也愈来愈高，传统的塔架多为纯钢塔筒和混凝土塔筒，但是纯钢塔筒由于刚度小无法满足140米及以上塔筒要求，同时混凝土塔筒也由于塔筒自身重量和体型的原因，目前的塔筒高度也只达到了160米。为了解决以上出现的问题，格构式-钢塔组合塔筒愈发火热起来，但是格构式的撑杆与柱的连接节点在长期风荷载作用下易出现疲劳破坏，节点耗能能力也较差，节点破坏后的更换也是一大问题。

为了解决节点的以上问题，进一步推进风能资源的开发，本发明提出一种可更换的自复位节点耗能连接装置。该装置将连接件的拉力与压力，利用波纹面转化为预应力杆的拉力，并通过接触面和波纹面的摩擦力耗散输入的能量，通过预应力杆形成的回复力实现构件的自复位。该装置更换简单，安装简便，耗能效果好，适用于风电格构式塔架的连接节点耗能，在其他格构式领域也具有广阔的工程应用前景。

发明内容

本发明公开了一种可更换的自复位节点耗能连接装置：该装置由拉板和压板两部分组成，拉板与压板的接触面为可相互嵌固的柱面波纹面，并对波纹面做喷砂处理。拉板分为T形拉板和U形拉板两部分，另外T形板I段和U形板II段沿厚度方向打孔，其中I段为跑道孔，II段则为正常的圆孔，最后利用拉板螺栓串接并施加预拉力。所述压板分为上压板与下压板，压板之间通过预应力拉杆连接，压板预留波形槽位以便与拉板波纹面嵌合，同时压板上下部位保持为平段，以限制压板与拉板间的竖向错动。对压板外表面沿长度方向焊接C型钢，加强面外刚度，防止压板出现面外屈曲变形。

该装置通过T形板段和U形板之间的接触面和压板与拉板间的波纹面的摩擦力耗散输入的能量，同时通过压板上预应力杆的回复力实现构件的自复位。该装置更换简单，传力明确，可工厂批量生产，安装简便，耗能效果好，在格构式塔架连接领域具有广阔的工程应用前景。

本发明的技术方案如下：

一种可更换的自复位节点耗能连接装置，该装置包含上压板、下压板、T形拉板、U形拉板、拉板高强螺栓、预应力拉杆、连接螺栓、喷砂涂层、跑道孔、正常圆孔。该装置T形拉板和U形拉板相互嵌固并利用拉板高强螺栓连接；上压板和下压板通过预应力拉杆连接，压板面做喷砂涂层处理以增大接触面摩擦。

上压板和下压板内表面为由圆柱面式的连续波纹面，波纹面做喷砂涂层处理。同时，在长度方向利用预应力拉杆连接，预应力拉杆不通过T形拉板和U形拉板，防止限制拉板间位移，影响装置耗能。T形拉板的I段和U形拉板的II段于平面内嵌固相合，并保证波纹相位一致。另外在厚度方向，I段采用孔径较大的跑道孔，II段采用正常圆孔，拉板高强螺栓穿过跑道孔和正常圆孔，利用接触面摩擦力连接拉板。跑道孔截面为由两平行边和半圆组成的封闭跑道样形状。

耗能装置安装于风电塔筒格构式塔架结构的撑杆与立柱，装置两端采用高强螺栓连接撑杆板和立柱连接板。在正常工作下，装置内摩擦面吸收耗散能量，同时利用预应力拉杆实现装置的自动复位。