混凝土塔段及混凝土塔架的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种混凝土塔段及混凝土塔架，本实用新型提供的混凝土塔段，其包括至少两个自下而上堆叠的塔筒构件，在每个所述塔筒构件内均对应设有至少两个第一预应力孔道，在所述第一预应力孔道内穿过有第一体内预应力钢束，所述第一体内预应力钢束的下端固定在最下方的塔筒构件的下端面上，所述第一体内预应力钢束的上端固定在最上方的塔筒构件的上端面上。本实用新型提供的混凝土塔段可作为搭建塔架的一种单元模块，其通过第一体内预应力钢束在多个塔筒构件内单独实现了体内预应力，搭建塔架时，不必设置贯穿整个塔架的体内预应力钢束，能降低体内预应力的难度。另一方面在搭建塔架时可以将多个塔筒构件一同起吊，能够提高塔架的搭建效率。
【专利说明】
混凝土塔段及混凝土塔架
【技术领域】
[0001]本实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。
【背景技术】
[0002]塔架是一种支撑高处设施的常用结构，用途较为广泛，如监控工程、通讯工程、供水水塔、风力发电机等领域都要用到塔架。在风力发电机组中，塔架的主要功能是支撑风力发电机组的机械部件和发电系统。目前风力发电机组中用到的塔架主要有钢筒塔架和混凝土结构塔架。近年来随着风力发电机组容量的不断增大，塔架的尺寸也在增大，使塔架的运输出现困难，于是出现了将两个或以上个数的预制混凝土塔片相互拼接构成塔筒构件，将多个塔筒构件堆叠起来构成预制混凝土塔架的新结构。
[0003]混凝土塔架由于受到较大的弯矩载荷，需要设置相应的预应力结构，在混凝土塔架承受载荷之前，预先对其施加压力，使其在受到弯矩载荷时的受拉区混凝土内产生压应力，用以抵消或减小弯矩载荷产生的拉应力，以保障混凝土塔架在正常使用时的安全。目前混凝土塔架一般使用预应力筋来进行预应力，预应力筋的种类包括钢丝、钢绞线和钢筋。
[0004]在现有技术中，混凝土塔架多单纯采用体内预应力或体外预应力技术，其中采用体内预应力技术的混凝土塔架需要在塔架壁内部设置贯穿整个塔架的预应力钢束(多根成束设置的预应力筋)，通过张拉预应力钢束从而对整个塔架施加压力。
[0005]在实现上述技术方案的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题:
[0006]体内预应力钢束需要贯穿整个塔架，因此其长度会很长，要将预应力钢束贯穿多个起吊至很高的塔筒构件或塔片，难度很高。另外，这些塔筒构件或塔片往往是单独起吊的，不能同时起吊多个塔筒构件或塔片，造成塔架的搭建效率较低。
实用新型内容
[0007]本实用新型目的在于提供一种能提高塔架搭建效率、降低体内预应力难度的混凝土塔段和提供一种搭建效率更高、体内预应力难度更低的混凝土塔架。
[0008]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种混凝土塔段，其包括至少两个自下而上堆叠的塔筒构件，在每个所述塔筒构件内均对应设有至少两个第一预应力孔道，在所述第一预应力孔道内穿过有第一体内预应力钢束，所述第一体内预应力钢束的下端固定在最下方的塔筒构件的下端面上，所述第一体内预应力钢束的上端固定在最上方的塔筒构件的上端面上。
[0009]本实用新型提供的混凝土塔段，其中所述塔筒构件可以包括至少两个相互拼接的塔片。
[0010]本实用新型提供的混凝土塔段，其中所述塔筒构件的个数可以为3?5个。
[0011]本实用新型提供的混凝土塔段，其中所述塔筒构件可以呈圆筒形或锥筒形。
[0012]本实用新型提供的混凝土塔段，其中所述第一体内预应力钢束的数量可以为四束。
[0013]本实用新型还提供了一种混凝土塔架，其包括塔架基础、在所述塔架基础上设置有底部的混凝土塔段，在所述底部的混凝土塔段上叠有至少一段如上述的混凝土塔段，所述混凝土塔架还包括多束体外预应力钢束，所述体外预应力钢束的上端固定在最上方的所述混凝土塔段的上端面上，所述体外预应力钢束的下端固定在所述塔架基础内；
[0014]所述底部的混凝土塔段为如上述的混凝土塔段或者所述底部的混凝土塔段为如下结构:包括至少两个自下而上堆叠的塔筒构件，在每个所述塔筒构件内均对应设有至少两个第一预应力孔道，在所述第一预应力孔道内穿过有第一体内预应力钢束，所述第一体内预应力钢束的下端固定在所述塔架基础内，所述第一体内预应力钢束的上端固定在最上方的塔筒构件的上端面上。
[0015]本实用新型提供的混凝土塔架，其中其中位于下方的混凝土塔段内的第一体内预应力钢束的总横截面积可以大于或等于位于上方的混凝土塔段内的第一体内预应力钢束的总横截面积；
[0016]且其中存在至少一个混凝土塔段，在所述混凝土塔段内的第一体内预应力钢束的总横截面积大于之上的混凝土塔段内的第一体内预应力钢束的总横截面积。
[0017]本实用新型提供的混凝土塔架，其中所述混凝土塔段的段数可以为五段，所述五段混凝土塔段自下而上分别为底部的混凝土塔段、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构件内对应设有至少两个第二预应力孔道，在所述第二预应力孔道内穿过有第二体内预应力钢束，所述第二体内预应力钢束的上端固定在所述第二混凝土塔段的上端面上，所述第二体内预应力钢束的下端固定在所述塔架基础内；
[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构件内对应设有至少两个第三预应力孔道，在所述第三预应力孔道内穿过有第三体内预应力钢束，所述第三体内预应力钢束的上端固定在所述第三混凝土塔段的上端面上，所述第三体内预应力钢束的下端固定在所述塔架基础内。
[0020]本实用新型提供的混凝土塔架，其中所述第三混凝土塔段内的所有体内预应力钢束的总横截面积可以大于所述第四混凝土塔段内的所有体内预应力钢束的总横截面积，且所述第三混凝土塔段内的所有体内预应力钢束的总横截面积可以小于所述第二混凝土塔段内的所有体内预应力钢束的总横截面积。
[0021]本实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内的所述第一体内预应力钢束的数量均可以为四束，每束包括七根预应力筋；
[0022]所述第四混凝土塔段和第五混凝土塔段内的所述第一体内预应力钢束的数量均为十二束，每束包括五根预应力筋；
[0023]所述第二体内预应力钢束的数量为八束，每束包括五根预应力筋；
[0024]所述第三体内预应力钢束的数量为八束，每束包括七根预应力筋；
[0025]所述体外预应力钢束的数量为二十四束，每束包括九根预应力筋。
[0026]本实用新型提供的上述混凝土塔段的主要有益效果在于，本实用新型提供的混凝土塔段可作为搭建塔架的一种单元模块，其通过第一体内预应力钢束在多个塔筒构件内单独实现了体内预应力，采用本实用新型提供的混凝土塔段搭建塔架时，不必设置贯穿整个塔架的体内预应力钢束，相当于减短了实现体内预应力所需的钢束的长度，能降低体内预应力的难度。另一方面第一体内预应力钢束将这些塔筒构件连接成为一体，因而在搭建塔架时可以将多个塔筒构件一同起吊，能够提高塔架的搭建效率。
[0027]本实用新型提供的上述混凝土塔架的主要有益效果在于，本实用新型提供的混凝土塔架承接了前述混凝土塔段的优点，相比现有技术降低了体内预应力的难度，搭建效率更高，且体外预应力钢束可以另外提供预压力，体外预应力钢束与第一体内预应力钢束同时作用，塔架的受力更均匀，安全性更好。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本实用新型实施例一的混凝土塔段的结构示意图；
[0029]图2为本实用新型实施例二的混凝土塔架的结构示意图；
[0030]图3为图2的A-A剖视图；
[0031 ] 图4为图2的B-B剖视图；
[0032]图5为图2的C-C剖视图；
[0033]图6为图2的D-D剖视图；
[0034]图7为图2的E-E剖视图；
[0035]图8为图2的F-F剖视图。
[0036]附图标号说明:
[0037]1-混凝土塔段；11_塔筒构件；111-塔片；12_第一体内预应力钢束；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_塔架基础；3_体外预应力钢束；4_第二体内预应力钢束；5_第三体内预应力钢束。
【具体实施方式】
[0038]下面结合附图对本实用新型实施例的混凝土塔段和混凝土塔架进行详细描述。
[0039]实施例一
[0040]如图1所示，其为本实用新型实施例一的混凝土塔段的结构示意图，本实施例的混凝土塔段1，其包括至少两个自下而上堆叠的塔筒构件11，在每个塔筒构件11内均对应设有至少两个第一预应力孔道(图中未示出)，在该第一预应力孔道内穿过有第一体内预应力钢束12，第一体内预应力钢束12的下端固定在最下方的塔筒构件11的下端面上，第一体内预应力钢束12的上端固定在最上方的塔筒构件11的上端面上。
[0041]本实施例提供的混凝土塔段I可作为搭建塔架的一种单元模块,其通过第一体内预应力钢束12在多个塔筒构件11内单独实现了体内预应力，采用本实施例提供的混凝土塔段I搭建塔架时，不必设置贯穿整个塔架的体内预应力钢束，相当于减短了实现体内预应力所需的钢束的长度，能降低体内预应力的难度。另一方面第一体内预应力钢束将这些塔筒构件连接成为一体，因而在搭建塔架时可以将多个塔筒构件一同起吊，能够提高塔架的搭建效率。
[0042]塔筒构件11可以为一体结构的塔筒构件，如图1所示，优选地，塔筒构件11可以包括至少两个相互拼接的塔片111。塔筒构件11的个数可以根据需要搭建的塔架的高度合理确定，优选地，塔筒构件11的个数可以为3?5个(图1中所示为4个)。塔筒构件11的横截面可以为圆形或多边形，优选地，塔筒构件11呈圆筒形或锥筒形。第一体内预应力钢束12的数量可以根据需要而设计，优选地，第一体内预应力钢束12的数量为四束，进一步优选地，四束第一体内预应力钢束12可以沿环向均匀分布。
[0043]实施例二
[0044]如图2所示，其为本实用新型实施例二的混凝土塔架的结构示意图，本实施例的混凝土塔架，其包括塔架基础2、在塔架基础2上设置有底部的混凝土塔段101，在底部的混凝土塔段101上叠有至少一段如上述实施例一的混凝土塔段，参见图3至图8，其分别为图2中自下而上不同分段端面处的剖视图，该混凝土塔架还包括多束体外预应力钢束3，参见图2，体外预应力钢束3 (在图2中用线条表示)的上端固定在最上方的混凝土塔段的上端面上，体外预应力钢束3的下端固定在塔架基础2内，底部的混凝土塔段101可以为如上述实施例一的混凝土塔段。
[0045]或者底部的混凝土塔段101也可以为如下结构:包括至少两个自下而上堆叠的塔筒构件，在每个塔筒构件内均对应设有至少两个第一预应力孔道，在第一预应力孔道内穿过有第一体内预应力钢束，第一体内预应力钢束的下端固定在塔架基础2内，第一体内预应力钢束的上端固定在最上方的塔筒构件的上端面上。即底部的混凝土塔段101与实施例一的混凝土塔段的区别仅在于底部的混凝土塔段101的第一体内预应力钢束12的下端不是固定在底部的混凝土塔段101的下端面上而是替换为固定在塔架基础2内了。
[0046]本实施例的混凝土塔架承接了前述混凝土塔段的优点，相比现有技术降低了体内预应的难度，搭建效率更高，且体外预应力钢束3可以另外提供预压力，体外预应力钢束3与第一体内预应力钢束12同时作用，塔架的受力更均匀，安全性更好。
[0047]底部的混凝土塔段101无需起吊，因此，底部的混凝土塔段101内的第一体内预应力钢束12的下端可直接固定在塔架基础2内，这样便于辅助性地将底部的混凝土塔段101固定在塔架基础2上。
[0048]各混凝土塔段内的第一体内预应力钢束12可以采用等截面设计，即各混凝土塔段内的第一体内预应力钢束12的总横截面积可以相等。优选地，其中位于下方的混凝土塔段内的第一体内预应力钢束12的总横截面积可以大于或等于位于上方的混凝土塔段内的第一体内预应力钢束12的总横截面积，且其中存在至少一个混凝土塔段，在该混凝土塔段内的第一体内预应力钢束12的总横截面积大于之上的混凝土塔段内的第一体内预应力钢束12的总横截面积。由于塔架不同高度位置所受的弯矩载荷不同，越靠下的位置所受的弯矩载荷越大，因此靠上的混凝土塔段内实际需要的预应力筋的数量比靠下的混凝土段内实际需要的预应力筋的数量少一些，相比采用等截面的设计方案，这样的预应力布局更加节省材料，能相对降低搭建塔架的成本。值得一提的是，各混凝土塔段内的第一体内预应力钢束12的总横截面积可以是自下而上递减的，也可以是仅在某相邻的两段之间一大一小的。
[0049]如图2所示，优选地，混凝土塔段的段数为五段，五段混凝土塔段自下而上分别为底部的混凝土塔段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105，参见图3至图5，在底部的混凝土塔段101和第二混凝土塔段102的塔筒构件11内对应设有至少两个第二预应力孔道(图中未标出)，在第二预应力孔道内穿过有第二体内预应力钢束4，第二体内预应力钢束4的上端固定在第二混凝土塔段102的上端面上，第二体内预应力钢束4的下端固定在塔架基础2内，参见图3至图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的塔筒构件11内对应设有至少两个第三预应力孔道(图中未标出)，在第三预应力孔道内穿过有第三体内预应力钢束5，第三体内预应力钢束5的上端固定在第三混凝土塔段103的上端面上，第三体内预应力钢束5的下端固定在塔架基础2内。这样能进一步加强靠下的混凝土塔段的体内预应力。
[0050]进一步优选地，第三混凝土塔段103内的所有体内预应力钢束的总横截面积大于第四混凝土塔段104内的所有体内预应力钢束的总横截面积，且第三混凝土塔段103内的所有体内预应力钢束的总横截面积小于第二混凝土塔段102内的所有体内预应力钢束的总横截面积。根据前面的说明，相比采用等截面的设计方案，这样的预应力布局同样更加节省材料，能相对降低搭建塔架的成本。
[0051]优选地，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内的第一体内预应力钢束12的数量均为四束，每束包括七根预应力筋，第四混凝土塔段104和第五混凝土塔段105内的第一体内预应力钢束12的数量均为十二束，每束包括五根预应力筋，第二体内预应力钢束4的数量为八束，每束包括五根预应力筋，第三体内预应力钢束5的数量为八束，每束包括七根预应力筋，体外预应力钢束3的数量为二十四束，每束包括九根预应力筋。优选地，每根预应力筋的直径可以为15.2_。即各混凝土塔段与各钢束的预应力筋的数量之间的对应关系如下表所示:
[0052]
第一体第二体第三体
内预应内预应内预应体内的.,_
应力钢
力钢束力钢束力钢束预应力 _ _
束的预的预应的预应的预应筋的总 5
应力M
力筋的力筋的力筋的数量的数量
__数量数量数量___
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]由于每根预应力筋的直径相同，从上表可以看出，底部的混凝土塔段101和第二混凝土塔段102内的所有体内预应力钢束的总横截面积相等，第四混凝土塔段104和第五混凝土塔段105内的所有体内预应力钢束的总横截面积相等，且第三混凝土塔段103内的所有体内预应力钢束的总横截面积大于第四混凝土塔段104内的所有体内预应力钢束的总横截面积，第三混凝土塔段103内的所有体内预应力钢束的总横截面积小于第二混凝土塔段102内的所有体内预应力钢束的总横截面积。
[0054]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种混凝土塔段，其特征在于，包括至少两个自下而上堆叠的塔筒构件，在每个所述塔筒构件内均对应设有至少两个第一预应力孔道，在所述第一预应力孔道内穿过有第一体内预应力钢束，所述第一体内预应力钢束的下端固定在最下方的塔筒构件的下端面上，所述第一体内预应力钢束的上端固定在最上方的塔筒构件的上端面上。
2.根据权利要求1所述的混凝土塔段，其特征在于，所述塔筒构件包括至少两个相互拼接的塔片。
3.根据权利要求1所述的混凝土塔段，其特征在于，所述塔筒构件的个数为3?5个。
4.根据权利要求1所述的混凝土塔段，其特征在于，所述塔筒构件呈圆筒形或锥筒形。
5.根据权利要求4所述的混凝土塔段，其特征在于，所述第一体内预应力钢束的数量为四束。
6.一种混凝土塔架，其特征在于，包括塔架基础、在所述塔架基础上设置有底部的混凝土塔段，在所述底部的混凝土塔段上叠有至少一段如权利要求要求I至5中任一权利要求所述的混凝土塔段，所述混凝土塔架还包括多束体外预应力钢束，所述体外预应力钢束的上端固定在最上方的所述混凝土塔段的上端面上，所述体外预应力钢束的下端固定在所述塔架基础内； 所述底部的混凝土塔段为如权利要求要求I至5中任一权利要求所述的混凝土塔段或者所述底部的混凝土塔段为如下结构:包括至少两个自下而上堆叠的塔筒构件，在每个所述塔筒构件内均对应设有至少两个第一预应力孔道，在所述第一预应力孔道内穿过有第一体内预应力钢束，所述第一体内预应力钢束的下端固定在所述塔架基础内，所述第一体内预应力钢束的上端固定在最上方的塔筒构件的上端面上。
7.根据权利要求6所述的混凝土塔架，其特征在于，其中位于下方的混凝土塔段内的第一体内预应力钢束的总横截面积大于或等于位于上方的混凝土塔段内的第一体内预应力钢束的总横截面积； 且其中存在至少一个混凝土塔段，在所述混凝土塔段内的第一体内预应力钢束的总横截面积大于之上的混凝土塔段内的第一体内预应力钢束的总横截面积。
8.根据权利要求6所述的混凝土塔架，其特征在于，所述混凝土塔段的段数为五段，所述五段混凝土塔段自下而上分别为底部的混凝土塔段、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构件内对应设有至少两个第二预应力孔道，在所述第二预应力孔道内穿过有第二体内预应力钢束，所述第二体内预应力钢束的上端固定在所述第二混凝土塔段的上端面上，所述第二体内预应力钢束的下端固定在所述塔架基础内； 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构件内对应设有至少两个第三预应力孔道，在所述第三预应力孔道内穿过有第三体内预应力钢束，所述第三体内预应力钢束的上端固定在所述第三混凝土塔段的上端面上，所述第三体内预应力钢束的下端固定在所述塔架基础内。
9.根据权利要求8所述的混凝土塔架，其特征在于，所述第三混凝土塔段内的所有体内预应力钢束的总横截面积大于所述第四混凝土塔段内的所有体内预应力钢束的总横截面积，且所述第三混凝土塔段内的所有体内预应力钢束的总横截面积小于所述第二混凝土塔段内的所有体内预应力钢束的总横截面积。
10.根据权利要求8所述的混凝土塔架，其特征在于，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内的所述第一体内预应力钢束的数量均为四束，每束包括七根预应力筋； 所述第四混凝土塔段和第五混凝土塔段内的所述第一体内预应力钢束的数量均为十二束，每束包括五根预应力筋； 所述第二体内预应力钢束的数量为八束，每束包括五根预应力筋； 所述第三体内预应力钢束的数量为八束，每束包括七根预应力筋； 所述体外预应力钢束的数量为二十四束，每束包括九根预应力筋。
【文档编号】E04H12/16GK203924864SQ201420351204
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】郝华庚, 丛欧 申请人:北京金风科创风电设备有限公司