[发明专利]钢混结构风电塔筒钢绞线单次张拉施工方法

说明书

本发明涉及一种钢混结构风电塔筒钢绞线单次张拉施工方法，依次包括如下步骤：设定钢绞线的线束数量为n，预应力张拉设备数量为m，每次张拉所需批数为q=n/m；建立混凝土塔筒和n束钢绞线的有限元模型；设定n束钢绞线的有效拉力初始值；在混凝土塔筒顶部施加轴向拉力等于钢塔筒、机舱和叶轮的重力总和，记录此时n束钢绞线的有效拉力；按批次倒序将每一批钢绞线的拉力释放至零，并记录剩余钢绞线的有效拉力；按批次顺序对每一批钢绞线进行张拉，并根据步骤四和步骤五得到的有效拉力设置每一批钢绞线的张拉控制力；吊装钢塔筒、机舱和叶轮，吊装完成后n束钢绞线的有效拉力满足设计要求。本发明实现单次张拉，既能提高施工效率，又能降低施工成本。

技术领域

本发明涉及钢混结构风电塔筒，特别涉及一种钢混结构风电塔筒钢绞线单次张拉施工方法。

背景技术

风力发电作为一种清洁能源技术，在我国风资源较好的“三北”区域得到了广泛的应用。随着“三北”区域开发日趋饱和，风力发电正向内陆区域发展。由于内陆区域风速较低，同时风力发电机组的功率日益增大，使得风轮直径越来越大，塔筒高度也越来越高，目前国内陆上风力发电机组的塔筒高度已达120~160米。随着塔筒增高，传统的钢塔筒刚度较低，塔筒易产生共振从而导致破坏。目前，钢混（钢-混凝土）结构的风电塔筒已得到深入研究和广泛应用，该风电塔筒的筒体下部采用混凝土塔筒，筒体上部采用钢塔筒，混凝土塔筒和钢塔筒的高度比例由风电塔筒的频率和经济性确定，钢混结构能有效地提高塔筒刚度，并确保避免塔筒产生共振的问题。

混凝土塔筒采用分节、分片预制并在现场进行拼装及吊装，吊装完成后再通过多束预应力钢绞线（简称钢绞线）对整个混凝土塔筒施加预应力，使其形成一个整体。一般来说，根据混凝土塔筒有效预应力的设计要求来设置每束钢绞线的张拉控制力，即使张拉完成后所有钢绞线的有效拉力能达到要求的张拉控制力，但当后续钢塔筒、机舱和叶轮（包括轮毂和叶片）吊装完成后，这些设备的自重会导致钢绞线实际施加在混凝土塔筒的预应力减小，从而低于混凝土塔筒有效预应力设计要求，因此通常在钢塔筒、机舱和叶轮吊装完成后还需要至少再进行依次张拉以满足设计要求。另外，由于进行张拉的设备数量限制，无法对所有钢绞线进行同时张拉，只能采用分批对称的办法，这样会导致先张拉钢绞线的有效拉力会小于后张拉钢绞线的有效拉力，为减小各束钢绞线的有效拉力差异，通常也会采用多次张拉的方法。

无论是二次张拉还是多次张拉，都会严重影响到风电塔筒的施工周期。例如二次张拉，在混凝土塔筒吊装完成进行第一次张拉后，需等待钢塔筒、机舱和叶轮进行吊装，这一过程一般需要3天时间，然后进行第二次张拉，这一过程又需要耗费1~2天的时间，整个张拉过程的施工周期较长，不仅影响了施工效率，也相应地增加了人员和设备窝工的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢混结构风电塔筒钢绞线单次张拉施工方法，基于混凝土塔筒及其钢绞线的受力均在弹性范围内，采用反向加载法来确定钢绞线的张拉控制力，使其满足混凝土塔筒有效预应力设计要求，既能提高施工效率，又能降低施工成本。

本发明是这样实现的：

一种钢混结构风电塔筒钢绞线单次张拉施工方法，所述钢混结构风电塔筒包括混凝土塔筒和钢塔筒，所述混凝土塔筒上设置若干束钢绞线，所述钢塔筒设置在混凝土塔筒上，所述钢塔筒用于承载风电机舱和叶轮；所述施工方法包括如下步骤：

步骤一，设定钢绞线的线束数量为n，预应力张拉设备数量为m，每次张拉所需批数为q=n/m，且q为大于1的整数；将n束钢绞线分批编号，每一批包括m束钢绞线，m束钢绞线以混凝土塔筒轴线对称布置；

步骤二，建立混凝土塔筒和n束钢绞线的有限元模型；

步骤三，根据设计要求的混凝土塔筒有效预应力得到n束钢绞线在钢塔筒、机舱和叶轮吊装完成后的有效拉力F，并设定n束钢绞线的有效拉力初始值为F；

步骤四，在混凝土塔筒顶部施加轴向拉力，轴向拉力等于钢塔筒、机舱和叶轮的重力总和，记录此时n束钢绞线的有效拉力为F_q；