混凝土塔段及混凝土塔架的製作方法
2023-09-21 05:45:10
混凝土塔段及混凝土塔架的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種混凝土塔段及混凝土塔架，本實用新型提供的混凝土塔段，其包括至少兩個自下而上堆疊的塔筒構件，在每個所述塔筒構件內均對應設有至少兩個第一預應力孔道，在所述第一預應力孔道內穿過有第一體內預應力鋼束，所述第一體內預應力鋼束的下端固定在最下方的塔筒構件的下端面上，所述第一體內預應力鋼束的上端固定在最上方的塔筒構件的上端面上。本實用新型提供的混凝土塔段可作為搭建塔架的一種單元模塊，其通過第一體內預應力鋼束在多個塔筒構件內單獨實現了體內預應力，搭建塔架時，不必設置貫穿整個塔架的體內預應力鋼束，能降低體內預應力的難度。另一方面在搭建塔架時可以將多個塔筒構件一同起吊，能夠提高塔架的搭建效率。
【專利說明】
混凝土塔段及混凝土塔架
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及塔段和塔架，尤其涉及混凝土塔段及混凝土塔架。
【背景技術】
[0002]塔架是一種支撐高處設施的常用結構，用途較為廣泛，如監控工程、通訊工程、供水水塔、風力發電機等領域都要用到塔架。在風力發電機組中，塔架的主要功能是支撐風力發電機組的機械部件和發電系統。目前風力發電機組中用到的塔架主要有鋼筒塔架和混凝土結構塔架。近年來隨著風力發電機組容量的不斷增大，塔架的尺寸也在增大，使塔架的運輸出現困難，於是出現了將兩個或以上個數的預製混凝土塔片相互拼接構成塔筒構件，將多個塔筒構件堆疊起來構成預製混凝土塔架的新結構。
[0003]混凝土塔架由於受到較大的彎矩載荷，需要設置相應的預應力結構，在混凝土塔架承受載荷之前，預先對其施加壓力，使其在受到彎矩載荷時的受拉區混凝土內產生壓應力，用以抵消或減小彎矩載荷產生的拉應力，以保障混凝土塔架在正常使用時的安全。目前混凝土塔架一般使用預應力筋來進行預應力，預應力筋的種類包括鋼絲、鋼絞線和鋼筋。
[0004]在現有技術中，混凝土塔架多單純採用體內預應力或體外預應力技術，其中採用體內預應力技術的混凝土塔架需要在塔架壁內部設置貫穿整個塔架的預應力鋼束(多根成束設置的預應力筋)，通過張拉預應力鋼束從而對整個塔架施加壓力。
[0005]在實現上述技術方案的過程中，發明人發現現有技術中至少存在如下問題:
[0006]體內預應力鋼束需要貫穿整個塔架，因此其長度會很長，要將預應力鋼束貫穿多個起吊至很高的塔筒構件或塔片，難度很高。另外，這些塔筒構件或塔片往往是單獨起吊的，不能同時起吊多個塔筒構件或塔片，造成塔架的搭建效率較低。
實用新型內容
[0007]本實用新型目的在於提供一種能提高塔架搭建效率、降低體內預應力難度的混凝土塔段和提供一種搭建效率更高、體內預應力難度更低的混凝土塔架。
[0008]為了實現上述目的，本實用新型提供了一種混凝土塔段，其包括至少兩個自下而上堆疊的塔筒構件，在每個所述塔筒構件內均對應設有至少兩個第一預應力孔道，在所述第一預應力孔道內穿過有第一體內預應力鋼束，所述第一體內預應力鋼束的下端固定在最下方的塔筒構件的下端面上，所述第一體內預應力鋼束的上端固定在最上方的塔筒構件的上端面上。
[0009]本實用新型提供的混凝土塔段，其中所述塔筒構件可以包括至少兩個相互拼接的塔片。
[0010]本實用新型提供的混凝土塔段，其中所述塔筒構件的個數可以為3?5個。
[0011]本實用新型提供的混凝土塔段，其中所述塔筒構件可以呈圓筒形或錐筒形。
[0012]本實用新型提供的混凝土塔段，其中所述第一體內預應力鋼束的數量可以為四束。
[0013]本實用新型還提供了一種混凝土塔架，其包括塔架基礎、在所述塔架基礎上設置有底部的混凝土塔段，在所述底部的混凝土塔段上疊有至少一段如上述的混凝土塔段，所述混凝土塔架還包括多束體外預應力鋼束，所述體外預應力鋼束的上端固定在最上方的所述混凝土塔段的上端面上，所述體外預應力鋼束的下端固定在所述塔架基礎內；
[0014]所述底部的混凝土塔段為如上述的混凝土塔段或者所述底部的混凝土塔段為如下結構:包括至少兩個自下而上堆疊的塔筒構件，在每個所述塔筒構件內均對應設有至少兩個第一預應力孔道，在所述第一預應力孔道內穿過有第一體內預應力鋼束，所述第一體內預應力鋼束的下端固定在所述塔架基礎內，所述第一體內預應力鋼束的上端固定在最上方的塔筒構件的上端面上。
[0015]本實用新型提供的混凝土塔架，其中其中位於下方的混凝土塔段內的第一體內預應力鋼束的總橫截面積可以大於或等於位於上方的混凝土塔段內的第一體內預應力鋼束的總橫截面積；
[0016]且其中存在至少一個混凝土塔段，在所述混凝土塔段內的第一體內預應力鋼束的總橫截面積大於之上的混凝土塔段內的第一體內預應力鋼束的總橫截面積。
[0017]本實用新型提供的混凝土塔架，其中所述混凝土塔段的段數可以為五段，所述五段混凝土塔段自下而上分別為底部的混凝土塔段、第二混凝土塔段、第三混凝土塔段、第四混凝土塔段和第五混凝土塔段；
[0018]在所述底部的混凝土塔段和第二混凝土塔段的塔筒構件內對應設有至少兩個第二預應力孔道，在所述第二預應力孔道內穿過有第二體內預應力鋼束，所述第二體內預應力鋼束的上端固定在所述第二混凝土塔段的上端面上，所述第二體內預應力鋼束的下端固定在所述塔架基礎內；
[0019]在所述底部的混凝土塔段、第二混凝土塔段和第三混凝土塔段的塔筒構件內對應設有至少兩個第三預應力孔道，在所述第三預應力孔道內穿過有第三體內預應力鋼束，所述第三體內預應力鋼束的上端固定在所述第三混凝土塔段的上端面上，所述第三體內預應力鋼束的下端固定在所述塔架基礎內。
[0020]本實用新型提供的混凝土塔架，其中所述第三混凝土塔段內的所有體內預應力鋼束的總橫截面積可以大於所述第四混凝土塔段內的所有體內預應力鋼束的總橫截面積，且所述第三混凝土塔段內的所有體內預應力鋼束的總橫截面積可以小於所述第二混凝土塔段內的所有體內預應力鋼束的總橫截面積。
[0021]本實用新型提供的混凝土塔架，其中所述底部的混凝土塔段、第二混凝土塔段和第三混凝土塔段內的所述第一體內預應力鋼束的數量均可以為四束，每束包括七根預應力筋；
[0022]所述第四混凝土塔段和第五混凝土塔段內的所述第一體內預應力鋼束的數量均為十二束，每束包括五根預應力筋；
[0023]所述第二體內預應力鋼束的數量為八束，每束包括五根預應力筋；
[0024]所述第三體內預應力鋼束的數量為八束，每束包括七根預應力筋；
[0025]所述體外預應力鋼束的數量為二十四束，每束包括九根預應力筋。
[0026]本實用新型提供的上述混凝土塔段的主要有益效果在於，本實用新型提供的混凝土塔段可作為搭建塔架的一種單元模塊，其通過第一體內預應力鋼束在多個塔筒構件內單獨實現了體內預應力，採用本實用新型提供的混凝土塔段搭建塔架時，不必設置貫穿整個塔架的體內預應力鋼束，相當於減短了實現體內預應力所需的鋼束的長度，能降低體內預應力的難度。另一方面第一體內預應力鋼束將這些塔筒構件連接成為一體，因而在搭建塔架時可以將多個塔筒構件一同起吊，能夠提高塔架的搭建效率。
[0027]本實用新型提供的上述混凝土塔架的主要有益效果在於，本實用新型提供的混凝土塔架承接了前述混凝土塔段的優點，相比現有技術降低了體內預應力的難度，搭建效率更高，且體外預應力鋼束可以另外提供預壓力，體外預應力鋼束與第一體內預應力鋼束同時作用，塔架的受力更均勻，安全性更好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1為本實用新型實施例一的混凝土塔段的結構示意圖；
[0029]圖2為本實用新型實施例二的混凝土塔架的結構示意圖；
[0030]圖3為圖2的A-A剖視圖；
[0031 ] 圖4為圖2的B-B剖視圖；
[0032]圖5為圖2的C-C剖視圖；
[0033]圖6為圖2的D-D剖視圖；
[0034]圖7為圖2的E-E剖視圖；
[0035]圖8為圖2的F-F剖視圖。
[0036]附圖標號說明:
[0037]1-混凝土塔段；11_塔筒構件；111-塔片；12_第一體內預應力鋼束；101_底部的混凝土塔段；102_第二混凝土塔段；103_第三混凝土塔段；104-第四混凝土塔段；105_第五混凝土塔段；2_塔架基礎；3_體外預應力鋼束；4_第二體內預應力鋼束；5_第三體內預應力鋼束。
【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖對本實用新型實施例的混凝土塔段和混凝土塔架進行詳細描述。
[0039]實施例一
[0040]如圖1所示，其為本實用新型實施例一的混凝土塔段的結構示意圖，本實施例的混凝土塔段1，其包括至少兩個自下而上堆疊的塔筒構件11，在每個塔筒構件11內均對應設有至少兩個第一預應力孔道(圖中未示出)，在該第一預應力孔道內穿過有第一體內預應力鋼束12，第一體內預應力鋼束12的下端固定在最下方的塔筒構件11的下端面上，第一體內預應力鋼束12的上端固定在最上方的塔筒構件11的上端面上。
[0041]本實施例提供的混凝土塔段I可作為搭建塔架的一種單元模塊,其通過第一體內預應力鋼束12在多個塔筒構件11內單獨實現了體內預應力，採用本實施例提供的混凝土塔段I搭建塔架時，不必設置貫穿整個塔架的體內預應力鋼束，相當於減短了實現體內預應力所需的鋼束的長度，能降低體內預應力的難度。另一方面第一體內預應力鋼束將這些塔筒構件連接成為一體，因而在搭建塔架時可以將多個塔筒構件一同起吊，能夠提高塔架的搭建效率。
[0042]塔筒構件11可以為一體結構的塔筒構件，如圖1所示，優選地，塔筒構件11可以包括至少兩個相互拼接的塔片111。塔筒構件11的個數可以根據需要搭建的塔架的高度合理確定，優選地，塔筒構件11的個數可以為3?5個(圖1中所示為4個)。塔筒構件11的橫截面可以為圓形或多邊形，優選地，塔筒構件11呈圓筒形或錐筒形。第一體內預應力鋼束12的數量可以根據需要而設計，優選地，第一體內預應力鋼束12的數量為四束，進一步優選地，四束第一體內預應力鋼束12可以沿環向均勻分布。
[0043]實施例二
[0044]如圖2所示，其為本實用新型實施例二的混凝土塔架的結構示意圖，本實施例的混凝土塔架，其包括塔架基礎2、在塔架基礎2上設置有底部的混凝土塔段101，在底部的混凝土塔段101上疊有至少一段如上述實施例一的混凝土塔段，參見圖3至圖8，其分別為圖2中自下而上不同分段端面處的剖視圖，該混凝土塔架還包括多束體外預應力鋼束3，參見圖2，體外預應力鋼束3 (在圖2中用線條表示)的上端固定在最上方的混凝土塔段的上端面上，體外預應力鋼束3的下端固定在塔架基礎2內，底部的混凝土塔段101可以為如上述實施例一的混凝土塔段。
[0045]或者底部的混凝土塔段101也可以為如下結構:包括至少兩個自下而上堆疊的塔筒構件，在每個塔筒構件內均對應設有至少兩個第一預應力孔道，在第一預應力孔道內穿過有第一體內預應力鋼束，第一體內預應力鋼束的下端固定在塔架基礎2內，第一體內預應力鋼束的上端固定在最上方的塔筒構件的上端面上。即底部的混凝土塔段101與實施例一的混凝土塔段的區別僅在於底部的混凝土塔段101的第一體內預應力鋼束12的下端不是固定在底部的混凝土塔段101的下端面上而是替換為固定在塔架基礎2內了。
[0046]本實施例的混凝土塔架承接了前述混凝土塔段的優點，相比現有技術降低了體內預應的難度，搭建效率更高，且體外預應力鋼束3可以另外提供預壓力，體外預應力鋼束3與第一體內預應力鋼束12同時作用，塔架的受力更均勻，安全性更好。
[0047]底部的混凝土塔段101無需起吊，因此，底部的混凝土塔段101內的第一體內預應力鋼束12的下端可直接固定在塔架基礎2內，這樣便於輔助性地將底部的混凝土塔段101固定在塔架基礎2上。
[0048]各混凝土塔段內的第一體內預應力鋼束12可以採用等截面設計，即各混凝土塔段內的第一體內預應力鋼束12的總橫截面積可以相等。優選地，其中位於下方的混凝土塔段內的第一體內預應力鋼束12的總橫截面積可以大於或等於位於上方的混凝土塔段內的第一體內預應力鋼束12的總橫截面積，且其中存在至少一個混凝土塔段，在該混凝土塔段內的第一體內預應力鋼束12的總橫截面積大於之上的混凝土塔段內的第一體內預應力鋼束12的總橫截面積。由於塔架不同高度位置所受的彎矩載荷不同，越靠下的位置所受的彎矩載荷越大，因此靠上的混凝土塔段內實際需要的預應力筋的數量比靠下的混凝土段內實際需要的預應力筋的數量少一些，相比採用等截面的設計方案，這樣的預應力布局更加節省材料，能相對降低搭建塔架的成本。值得一提的是，各混凝土塔段內的第一體內預應力鋼束12的總橫截面積可以是自下而上遞減的，也可以是僅在某相鄰的兩段之間一大一小的。
[0049]如圖2所示，優選地，混凝土塔段的段數為五段，五段混凝土塔段自下而上分別為底部的混凝土塔段101、第二混凝土塔段102、第三混凝土塔段103、第四混凝土塔段104和第五混凝土塔段105，參見圖3至圖5，在底部的混凝土塔段101和第二混凝土塔段102的塔筒構件11內對應設有至少兩個第二預應力孔道(圖中未標出)，在第二預應力孔道內穿過有第二體內預應力鋼束4，第二體內預應力鋼束4的上端固定在第二混凝土塔段102的上端面上，第二體內預應力鋼束4的下端固定在塔架基礎2內，參見圖3至圖6，在底部的混凝土塔段101、第二混凝土塔段102和第三混凝土塔段103的塔筒構件11內對應設有至少兩個第三預應力孔道(圖中未標出)，在第三預應力孔道內穿過有第三體內預應力鋼束5，第三體內預應力鋼束5的上端固定在第三混凝土塔段103的上端面上，第三體內預應力鋼束5的下端固定在塔架基礎2內。這樣能進一步加強靠下的混凝土塔段的體內預應力。
[0050]進一步優選地，第三混凝土塔段103內的所有體內預應力鋼束的總橫截面積大於第四混凝土塔段104內的所有體內預應力鋼束的總橫截面積，且第三混凝土塔段103內的所有體內預應力鋼束的總橫截面積小於第二混凝土塔段102內的所有體內預應力鋼束的總橫截面積。根據前面的說明，相比採用等截面的設計方案，這樣的預應力布局同樣更加節省材料，能相對降低搭建塔架的成本。
[0051]優選地，底部的混凝土塔段101、第二混凝土塔段102和第三混凝土塔段103內的第一體內預應力鋼束12的數量均為四束，每束包括七根預應力筋，第四混凝土塔段104和第五混凝土塔段105內的第一體內預應力鋼束12的數量均為十二束，每束包括五根預應力筋，第二體內預應力鋼束4的數量為八束，每束包括五根預應力筋，第三體內預應力鋼束5的數量為八束，每束包括七根預應力筋，體外預應力鋼束3的數量為二十四束，每束包括九根預應力筋。優選地，每根預應力筋的直徑可以為15.2_。即各混凝土塔段與各鋼束的預應力筋的數量之間的對應關係如下表所示:
[0052]
第一體第二體第三體
內預應內預應內預應體內的.,_
應力鋼
力鋼束力鋼束力鋼束預應力 _ _
束的預的預應的預應的預應筋的總 5
應力M
力筋的力筋的力筋的數量的數量
__數量數量數量___
底部的混凝土塔段 4X7124
--8X5-
第二混凝土塔段 4X78X7 124
第三混凝土塔段 4X7—84 24X9
第四混凝土塔段 12X5 ——60
第五混凝土塔段 12X5 —一60
[0053]由於每根預應力筋的直徑相同，從上表可以看出，底部的混凝土塔段101和第二混凝土塔段102內的所有體內預應力鋼束的總橫截面積相等，第四混凝土塔段104和第五混凝土塔段105內的所有體內預應力鋼束的總橫截面積相等，且第三混凝土塔段103內的所有體內預應力鋼束的總橫截面積大於第四混凝土塔段104內的所有體內預應力鋼束的總橫截面積，第三混凝土塔段103內的所有體內預應力鋼束的總橫截面積小於第二混凝土塔段102內的所有體內預應力鋼束的總橫截面積。
[0054]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。
【權利要求】
1.一種混凝土塔段，其特徵在於，包括至少兩個自下而上堆疊的塔筒構件，在每個所述塔筒構件內均對應設有至少兩個第一預應力孔道，在所述第一預應力孔道內穿過有第一體內預應力鋼束，所述第一體內預應力鋼束的下端固定在最下方的塔筒構件的下端面上，所述第一體內預應力鋼束的上端固定在最上方的塔筒構件的上端面上。
2.根據權利要求1所述的混凝土塔段，其特徵在於，所述塔筒構件包括至少兩個相互拼接的塔片。
3.根據權利要求1所述的混凝土塔段，其特徵在於，所述塔筒構件的個數為3?5個。
4.根據權利要求1所述的混凝土塔段，其特徵在於，所述塔筒構件呈圓筒形或錐筒形。
5.根據權利要求4所述的混凝土塔段，其特徵在於，所述第一體內預應力鋼束的數量為四束。
6.一種混凝土塔架，其特徵在於，包括塔架基礎、在所述塔架基礎上設置有底部的混凝土塔段，在所述底部的混凝土塔段上疊有至少一段如權利要求要求I至5中任一權利要求所述的混凝土塔段，所述混凝土塔架還包括多束體外預應力鋼束，所述體外預應力鋼束的上端固定在最上方的所述混凝土塔段的上端面上，所述體外預應力鋼束的下端固定在所述塔架基礎內； 所述底部的混凝土塔段為如權利要求要求I至5中任一權利要求所述的混凝土塔段或者所述底部的混凝土塔段為如下結構:包括至少兩個自下而上堆疊的塔筒構件，在每個所述塔筒構件內均對應設有至少兩個第一預應力孔道，在所述第一預應力孔道內穿過有第一體內預應力鋼束，所述第一體內預應力鋼束的下端固定在所述塔架基礎內，所述第一體內預應力鋼束的上端固定在最上方的塔筒構件的上端面上。
7.根據權利要求6所述的混凝土塔架，其特徵在於，其中位於下方的混凝土塔段內的第一體內預應力鋼束的總橫截面積大於或等於位於上方的混凝土塔段內的第一體內預應力鋼束的總橫截面積； 且其中存在至少一個混凝土塔段，在所述混凝土塔段內的第一體內預應力鋼束的總橫截面積大於之上的混凝土塔段內的第一體內預應力鋼束的總橫截面積。
8.根據權利要求6所述的混凝土塔架，其特徵在於，所述混凝土塔段的段數為五段，所述五段混凝土塔段自下而上分別為底部的混凝土塔段、第二混凝土塔段、第三混凝土塔段、第四混凝土塔段和第五混凝土塔段； 在所述底部的混凝土塔段和第二混凝土塔段的塔筒構件內對應設有至少兩個第二預應力孔道，在所述第二預應力孔道內穿過有第二體內預應力鋼束，所述第二體內預應力鋼束的上端固定在所述第二混凝土塔段的上端面上，所述第二體內預應力鋼束的下端固定在所述塔架基礎內； 在所述底部的混凝土塔段、第二混凝土塔段和第三混凝土塔段的塔筒構件內對應設有至少兩個第三預應力孔道，在所述第三預應力孔道內穿過有第三體內預應力鋼束，所述第三體內預應力鋼束的上端固定在所述第三混凝土塔段的上端面上，所述第三體內預應力鋼束的下端固定在所述塔架基礎內。
9.根據權利要求8所述的混凝土塔架，其特徵在於，所述第三混凝土塔段內的所有體內預應力鋼束的總橫截面積大於所述第四混凝土塔段內的所有體內預應力鋼束的總橫截面積，且所述第三混凝土塔段內的所有體內預應力鋼束的總橫截面積小於所述第二混凝土塔段內的所有體內預應力鋼束的總橫截面積。
10.根據權利要求8所述的混凝土塔架，其特徵在於，所述底部的混凝土塔段、第二混凝土塔段和第三混凝土塔段內的所述第一體內預應力鋼束的數量均為四束，每束包括七根預應力筋； 所述第四混凝土塔段和第五混凝土塔段內的所述第一體內預應力鋼束的數量均為十二束，每束包括五根預應力筋； 所述第二體內預應力鋼束的數量為八束，每束包括五根預應力筋； 所述第三體內預應力鋼束的數量為八束，每束包括七根預應力筋； 所述體外預應力鋼束的數量為二十四束，每束包括九根預應力筋。
【文檔編號】E04H12/16GK203924864SQ201420351204
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月26日 優先權日:2014年6月26日
【發明者】郝華庚, 叢歐 申請人:北京金風科創風電設備有限公司