預應力鋼混組合式鋼管塔柱的製作方法
2023-09-13 05:45:20
預應力鋼混組合式鋼管塔柱的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種預應力鋼混組合式鋼管塔柱，由無縫鋼管和鋼板交替連接形成環狀結構，在無縫鋼管內設置鋼筋、並填充混凝土，同時，相鄰節塔柱通過法蘭連接。本實用新型的優點為採用預應力混凝土鋼管與鋼板組合而成，施工方便簡單，施工周期短，減少了塔柱鋼材用量，增強了塔柱的穩定性，大大節約了成本。
【專利說明】預應力鋼混組合式鋼管塔柱
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種塔柱結構，尤其涉及一種預應力鋼混組合式鋼管塔柱，屬於風力發電及建築領域。
【背景技術】
[0002]目前，風力發電等領域的大型塔柱，大部分是採用鋼板卷製成圓筒形塔柱，為了抵抗高聳結構自上而下的力矩，往往需要厚度很大的鋼板，致使鋼材用量大、成本投資高；其次，製成塔柱的圓筒是整體式的，直徑較大，一般為3米至5米，此時運輸困難、且運輸成本很高；另外，塔柱沒有經過預應力處理，在遇到強風時，塔柱頂端在風力的作用下容易產生較大的撓曲及晃動；再者，大型尺寸的塔柱也有採用鋼筋混凝土式的結構，該結構相當笨重，不僅施工澆注難度大，施工周期長，而且不能實現工業化生產，因此投建成本和管理成本都相當高。
實用新型內容
[0003]實用新型目的:本實用新型的目的是提供一種能夠降低鋼材用量、減少成本、提高塔柱穩定性、組裝運輸方便、縮短工程周期的預應力鋼混組合式鋼管塔柱。
[0004]技術方案:本實用新型所述的預應力鋼混組合式鋼管塔柱，由無縫鋼管和鋼板交替連接形成環狀結構，在無縫鋼管內設置鋼筋、並填充混凝土，同時，相鄰塔節通過法蘭連接。
[0005]其中，相鄰塔節通過法蘭和無縫鋼管中的鋼筋連接。所述鋼板為單層或多層鋼板。所述無縫鋼管與鋼板之間為焊接。所述鋼筋為精軋螺紋鋼筋，可為兩根或兩根以上、且帶有護套。所述無縫鋼管的截面為橢圓形，保證塔柱的穩定性。所述法蘭為同徑法蘭或不同徑法蘭。所述塔柱的截面為圓柱`形或多邊形柱體。所述混凝土的標號高於或等於C40，為防止混凝土與鋼管壁脫粘，混凝土可採用微膨脹混凝土。
[0006]由於鋼管的約束及精軋螺紋鋼筋的預應力，使填充後的混凝土處於X、Y、Z三向受壓的高強度穩定狀態，而鋼管起到縱向鋼筋、橫向套箍及施工模板三個作用；同時，填充的混凝土限制了柱體的失穩；這樣，鋼管在填充混凝土後形成的組合結構，就具有了很強的抗柱狀失穩能力。
[0007]為保證結構的強度與穩定性，結構還必須滿足以下要求:
[0008]1、無縫鋼管對混凝土的約束效應係數Ky不能小於0.6:
A^f ζ
[0009]Kv =..........—
* Acf Cd
[0010]2、截面含鋼率P。應在0.03~0.08之間:
[0011]Pe=As/Ac
[0012]3、混凝土的厚寬比應在0.8~1.6之間。[0013]上式中:AS—鋼板的截面面積，A。一混凝土的截面面積，fs—鋼板屈服強度值，fcd-混凝土抗壓強度值。
[0014]有益效果:本實用新型與現有技術相比，其優點為該塔柱結構採用預應力混凝土鋼管與鋼板組合而成，或者將鋼管和鋼板運至現場後再澆築混凝土，施工方便簡單、施工周期短，減少了塔柱鋼材用量，大大節約了成本。在鋼管內澆築混凝土、設置精軋螺紋鋼筋來施加預應力，提高了柱體的抗柱狀失穩能力，同時，組合結構中使用到的鋼構件可標準化生產，利於生產線式生產加工及生產線式防腐處理，大大降低生產製造成本，並且無縫鋼管和鋼板重量相對較輕，運輸較為方便，減低了運輸成本，並且解決了長途運輸或偏遠地區或有超限的路況對超大件物資的運輸限制。在鋼管空腔內填充混凝土，減少了混凝土用量，節約了成本，並且不需繁雜的綁紮鋼筋作業，縮短工期。充分利用精軋預應力鋼筋、鋼管及混凝土的優點，並且將三者巧妙地相互作用，比同級混凝土式結構截面減少，節約材料，線性美觀，減少了或大部分消除了塔柱的彈性撓曲和晃動，增強了塔架抗傾覆能力。可根據不同的塔柱高度要求，改變鋼管的直徑，從而改變了塔柱的混泥土的截面面積，這樣可以製造超大型塔柱，但鋼材增加卻很少。實驗證明，塔柱越高，經濟性越好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型無縫鋼管和鋼板的組裝截面俯視圖；
[0016]圖2為圖1的局部放大圖；
[0017]圖3為設置鋼筋和填充混凝土的無縫鋼管的剖視圖；
[0018]圖4為本實用新型的組裝結構示意圖；
[0019]圖5為圖4的C點放大圖；
[0020]圖6圖4的E-E截面圖；
[0021]圖7為圖6的G-G截面圖。
【具體實施方式】
[0022]如圖1和圖2所示，將預先加工成符合標準的無縫鋼管I與單層鋼板2焊接連接。鋼板材料為Q345或更高級別熱軋鋼板，在其表面進行熱浸鍍鋅的防腐處理。無縫鋼管I與單層鋼板2的長度可根據要求定製，如果運輸條件允許，一般大於20米。如圖3所示，在無縫鋼管I的空腔柱體中放入可貫穿整個柱體的帶護套5的鋼筋3，其為精軋螺紋鋼筋，具體是預應力混凝土用螺紋鋼筋，是一種特殊形狀帶有不連續外螺紋的直條鋼筋，該鋼筋在任意截面處，均可以用帶有內螺紋的連接器或錨具進行連接或錨固，該鋼筋3也可以採用能達到技術要求的只是在兩端帶有螺紋的高強鋼杆，其直徑一般大於40mm，其抗拉強度應大於830Mpa，屈服強度應大於730Mpa，護套5為PVC材質或金屬材質的螺旋狀波紋管。同時在空腔柱體中澆築混凝土 4，其為具有相應特性的素混凝土，具有適合本發明實現的坍落度及強度，標號應為C40或C40以上。如圖4-圖7所示，待混凝土有相應強度時，起吊無縫鋼管I並焊接相鄰單層鋼板2，具體是在一個無縫鋼管I兩側分別焊接豎向設置的單層鋼板2的一側，然後在每個單層鋼板2的另一側焊接另一個無縫鋼管1，依次交替組合安裝第一節多邊形塔體，塔體底部通過基礎法蘭9與地基相連接，然後張拉第一節塔體中的精軋螺紋鋼筋3並在第一節塔體頂部安裝不同徑連接法蘭7，該不同徑法蘭7通過精軋螺紋鋼筋螺母8在螺栓孔處錨固精軋螺紋鋼筋。在安裝第二節或其他塔節時，通過螺栓孔使第二節塔體中的精軋螺紋鋼筋固定在不同徑法蘭7上，並依此固定第二層塔體的無縫鋼管I和單層鋼板2，確定第二節塔體位置準確無誤後在其無縫鋼管I中澆築混凝土 4，待混凝土 4有相應強度後張拉精軋螺紋鋼筋。依次安裝剩餘塔體。所述同徑法蘭6或不同徑法蘭7的材質為Q345或者更高級別材質，整體鍛件加工成型。如此的塔柱結構完成以後,塔體的壁部抗拉強度，主要由精軋螺紋鋼筋來承擔，而塔體的抗壓強度和上部的載荷，主要由混凝土 4承擔，其次受力的才是無縫鋼管1，預應力的施加大大減少了鋼板用量，節約了鋼材，並且，由於鋼管的包箍作用，限制了混凝土 4豎向柱體的失穩，大大減少了混凝土的用量，同時由於採用了預應力處理，塔架頂部的晃動撓曲大部分消失。
【權利要求】
1.一種預應力鋼混組合式鋼管塔柱，其特徵在於:由無縫鋼管(I)和鋼板(2)交替連接形成環狀結構，在無縫鋼管(I)內設置鋼筋(3)、並填充混凝土(4)，同時，相鄰塔節通過法蘭連接。
2.根據權利要求1所述的預應力鋼混組合式鋼管塔柱，其特徵在於:所述鋼板(2)為單層或多層鋼板。
3.根據權利要求1或2所述的預應力鋼混組合式鋼管塔柱，其特徵在於:所述無縫鋼管(I)與鋼板(2)之間為焊接。
4.根據權利要求1所述的預應力鋼混組合式鋼管塔柱，其特徵在於:所述鋼筋(3)為精軋螺紋鋼筋。
5.根據權利要求1或4所述的預應力鋼混組合式鋼管塔柱，其特徵在於:所述鋼筋(3)的數量為兩根或兩根以上，且帶有護套(5 )。
6.根據權利要求1所述的預應力鋼混組合式鋼管塔柱，其特徵在於:相鄰塔節通過法蘭和無縫鋼管(I)中的鋼筋(3 )連接。
7.根據權利要求1所述的預應力鋼混組合式鋼管塔柱，其特徵在於:所述法蘭為同徑法蘭(6)或不同徑法蘭(7)。
8.根據權利要求1所述的預應力鋼混組合式鋼管塔柱，其特徵在於:所述塔柱的截面為圓柱形或多邊形柱體。
9.根據權利要求1所述的預應力鋼混組合式鋼管塔柱，其特徵在於:所述無縫鋼管(I)的截面為橢圓形。
10.根據權利要求1或9所述的預應力鋼混組合式鋼管塔柱，其特徵在於:所述混凝土(4)為微膨脹混凝土。
【文檔編號】E04H12/16GK203452439SQ201320505791
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】戰福軍 申請人:南京聯眾建設工程技術有限公司