一种风机发电塔混凝土环片拼接缝的加固结构及其施工方法与流程

1.本发明属于风机发电塔建设技术，具体涉及风机发电塔的混凝土环片拼接缝的修复加固技术。


背景技术：

2.现有技术的风机发电塔都在根部设置连接环片以加固风机发电塔的连接，根据现行规范和资料图集，目前对风机发电塔的混凝土环片常用的加固做法有两种：一是包钢加固；二是拼缝处胶清除后重新注胶加固。
3.以上第一种加固方式所需的钢材和锚栓数量很大，成本很高，同时锚栓钻孔较多对原结构造成损伤；第二种加固方式难以保证原有胶层清除干净，无法保证施工质量。
4.为了满足风机塔混凝土环片结构安全要求，包括施工过程和使用过程中的安全，同时要成本低，还要不影响外观风貌，这就需要有一种新的技术方案，其结构更合理、连接更可靠、施工更方便、成本要低且外观应整洁。


技术实现要素：

5.本发明的目的是，克服现有技术的风机塔混凝土环片加固结构所存在的用材多、成本高、对原结构造成损伤，以及难以保证原有胶层清除干净，无法保证施工质量的缺陷，提出一种新的技术方案，其结构更合理、连接更可靠、施工更方便、成本低且外观整洁的风机发电塔的混凝土环片拼接缝的修复加固结构。
6.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
7.一种风机发电塔混凝土环片拼接缝的加固结构，包括由一个以上的混凝土环片相互拼接而成的塔筒，混凝土环片根据在塔筒上的相对位置称作上混凝土环片和下混凝土环片，混凝土环片外侧壁上设有一定厚度的保护层，该保护层内设有多根起固定作用的环形钢筋，相邻的混凝土环片之间形成拼接缝，所有的拼接缝内分别设有钢筋植入孔，若干个钢筋植入孔均布在同一个拼接缝上，在所有的钢筋植入孔中分别植入钢筋，所述钢筋植入孔的里端靠近混凝土环片的保护层的内侧壁，但不穿过，以防破坏混凝土环片的保护层内的环形钢筋，所述钢筋的外端靠近混凝土环片的内侧壁，在钢筋的外端和混凝土环片的内侧壁之间形成的空隙内，以及在钢筋植入孔中灌注有专用胶粘剂。
8.优选方案，所述钢筋植入孔中植入钢筋并灌注有专用胶粘剂，上混凝土环片和下混凝土环片的的内侧面衬有加固钢板，该加固钢板同时连接在上混凝土环片和下混凝土环片上，拼接缝紧靠加固钢板的横向中心线位置，沿着上混凝土环片和下混凝土环片以及加固钢板的周边的径向阵列设置有若干横向的钢杆安装孔，钢杆安装孔穿透加固钢板，钢杆安装孔未穿透上混凝土环片和下混凝土环片的侧壁，钢杆安装孔包括上半段和下半段，钢杆安装孔的上半段有两排，两排钢杆安装孔的排列次序为交错排列，呈三角波形状；同样的，钢杆安装孔的下半段设置有两排钢杆安装孔，下半段的两排钢杆安装孔的排列次序为交错排列，同样呈三角波形状，钢杆安装孔内安装有钢杆。
9.优选方案，所述钢筋植入孔的直径大于上混凝土环片和下混凝土环片之间的拼接缝的厚度，已方便把拼接缝内原有的专用胶粘剂清楚干净，所述钢筋植入孔的直径小于两倍混凝土环片的混凝土保护层的厚度，以使钢筋避开混凝土环片的保护层中的环形钢筋，和防止上混凝土环片和下混凝土环片的外侧壁结构遭到破坏。
10.优选方案，所述钢筋植入孔的深度为混凝土环片侧壁厚度减去两倍钢筋植入孔的直径，以使钢筋避开混凝土环片的保护层中的环形钢筋，和防止上混凝土环片和下混凝土环片的外侧壁结构遭到破坏。
11.优选方案，加固钢板的厚度皆为8
‑
12mm。
12.优选方案，同一排相邻的两个钢杆安装孔相对于上、下混凝土环片中心的辐角为15
°
。
13.优选方案，所述钢杆为六角头螺栓或双头螺柱；六角头螺栓的机械性能为8.8级，规格为m30
×
150mm；六角头螺栓的预紧力为0.7
‑
0.85σ
s
。
14.一种风机发电塔混凝土环片拼接缝的加固结构的施工方法，包括如下步骤：
15.(1)清除老化的专用胶粘剂，剔除风机发电塔混凝土环片的拼接缝内部的旧的专用胶粘剂；
16.(2)加工钢筋植入孔，在风机发电塔混凝土环片的拼接缝处钻孔，钻孔要求是：钢筋植入孔的直径大于上混凝土环片和下混凝土环片之间的拼接缝的厚度，以便于清楚所有原有的专用胶粘剂，且小于两倍混凝土环片的混凝土保护层的厚度，钢筋植入孔的深度为混凝土环片侧壁厚度减去两倍钢筋植入孔的直径；钻孔需分多批次且对称进行，首先施工应力较小区域，再施工应力集中区域，避免一次性钻孔太多导致原结构损伤太大，影响结构安全；所有钢筋植入孔均布在同一个拼接缝上，并布满拼接缝；
17.(3)植入钢筋，在钢筋植入孔内植入钢筋，植入钢筋要求：钢筋在植入时，需分多批次且对称进行，首先施工应力较小区域，再施工应力集中区域，避免一次性植入钢筋太多导致原结构损伤太大，影响结构安全；
18.(4)在钢筋的外端和混凝土环片的内侧壁之间形成的空隙内，以及在钢筋植入孔中灌注有专用胶粘剂。
19.本发明的有益效果是：
20.1.钻孔过程中原有胶以及钻孔切屑可被完全清除，施工质量可靠；
21.2.植筋施工工艺成熟可靠，成本低；
22.3.分批对称交错设置钢杆安装孔，保证被连接件的连接强度，还可利于兼顾施工工艺优化，先施工应力较小区域，再施工应力集中区域，保证施工过程安全；
23.4.混凝土环片的内侧加固，不影响外立面风貌。
24.5.采用横向插入钢杆是实用的，可简化工艺，节约材料和成本，连接固定效果同样可靠，因为从结构上看，本装置实际上是由三个圆筒互相套装在一起构成，需要加以约束的自由度只是沿轴向的窜动及绕中轴的转动，这样的约束用横向钢杆即可完全解决，而钢杆承受的载荷实质上只是着重于应对剪切力；
25.6.钢杆安装孔采用三角波形分布，利于增大和均衡孔间距离，避免因钻孔而过分削弱被连接件的各项强度指标；
26.7.制造成本低，经济效益好。
附图说明
27.图1是本技术混凝土环片加固一个实施例的平面结构示意图。
28.图2是本技术混凝土环片加固另一个实施例的平面结构示意图。
29.图3是图2的a
‑
a剖面示意图；
30.图4是图2的b向视图的钢筋植入孔阵列示意图。
31.图中各符号：混凝土环片1；混凝土环片的保护层2；钢筋3；上混凝土环片11；下混凝土环片22；拼接缝33；加固钢板44；钢杆安装孔66；钢杆77；上边缘88；下边缘99；六角头螺栓100。
具体实施方式
32.下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
33.实施例1：一种风机发电塔混凝土环片拼接缝的加固结构，包括由一个以上的混凝土环片相互拼接而成的塔筒，混凝土环片根据在塔筒上的相对位置称作上混凝土环片和下混凝土环片，混凝土环片外侧壁上设有一定厚度的保护层，该保护层内设有多根起固定作用的环形钢筋，相邻的混凝土环片之间形成拼接缝，所有的拼接缝内分别设有钢筋植入孔，若干个钢筋植入孔均布在同一个拼接缝上，在所有的钢筋植入孔中分别植入钢筋，所述钢筋植入孔的里端靠近混凝土环片的保护层的内侧壁，但不穿过，以防破坏混凝土环片的保护层内的环形钢筋，所述钢筋的外端靠近混凝土环片的内侧壁，在钢筋的外端和混凝土环片的内侧壁之间形成的空隙内，以及在钢筋植入孔中灌注有专用胶粘剂。参见图1。
34.实施例2：一种风机发电塔混凝土环片拼接缝的加固结构,由混凝土环片分别拼接成上混凝土环片11和下混凝土环片22，上混凝土环片11和下混凝土环片22拼接构成整体的发电塔混凝土环片，在上混凝土环片11和下混凝土环片22的拼接缝33处，其内侧面衬有加固钢板44，加固钢板44的厚度皆为8
‑
12mm，本实施例优选加固钢板44的厚度皆为10mm。参见图2。
35.在混凝土环片拼接缝33处有钢筋植入孔，钢筋植入孔的直径大于拼接缝的宽度，且小于两倍混凝土环片的混凝土保护层厚度,目的是要避开原设置在混凝土环片中的钢筋，钢筋植入孔中植入钢筋并灌注有专用胶粘剂。
36.混凝土环片分为上混凝土环片11和下混凝土环片22，在上混凝土环片11和下混凝土环片22的拼接缝处设有钢筋植入孔，在钢筋植入孔中植入钢筋并灌注有专用胶粘剂，上混凝土环片11和下混凝土环片22的的内侧面衬有加固钢板44，该加固钢板44同时连接在上混凝土环片11和下混凝土环片22上，拼接缝紧靠加固钢板44的横向中心线位置，沿着上混凝土环片11和下混凝土环片22以及加固钢板44的周边的径向阵列设置有若干横向的钢杆安装孔66，钢杆安装孔66穿透加固钢板44，钢杆安装孔66未穿透上混凝土环片11和下混凝土环片22的侧壁，钢杆安装孔66包括上半段和下半段，钢杆安装孔66的上半段有两排，两排钢杆安装孔66的排列次序为交错排列，呈三角波形状；同样的，钢杆安装孔66的下半段设置有两排钢杆安装孔66，下半段的两排钢杆安装孔的排列次序为交错排列，同样呈三角波形状，钢杆安装孔66内安装有钢杆77。参见图3、图4。
37.同一排相邻的两个钢筋植入孔6相对于上、下混凝土环片中心的辐角为15
°
。
38.钢筋以及所述钢杆77为低碳合金钢制成的螺纹型钢。
39.采用横向插入钢杆77的意义是，可简化工艺，节约材料和成本，连接固定效果同样可靠，因为从结构上看，本装置实际上是由三个圆筒互相套装在一起构成，需要加以约束的自由度只是沿轴向的窜动及绕中轴的转动，这样的约束用横向钢杆77即可完全解决，而钢杆77承受的载荷实质上只是着重于应对剪切力。
40.本装置安装时，先清除老化的专用胶粘剂，然后在风机发电塔混凝土环片拼接缝33钻孔，如上所述，钻孔直径应大于拼接缝33宽度，且小于两倍混凝土环片混凝土层厚度，以避开混凝土环片中的钢筋，钻孔深度为混凝土环片侧壁厚度减去两倍钻孔直径。
41.然后在钻孔位置植入钢筋，灌入专用胶粘剂。附加说明，按工艺要求，钻孔和植筋施工应分多批次且对称进行，首先施工应力较小区域，再施工应力集中区域，避免一次性钻孔太多导致原结构损伤太大，影响结构安全。
42.实施例3：一种风机发电塔混凝土环片拼接缝的加固结构，钢杆为六角头螺栓100或双头螺柱构成。六角头螺栓100的机械性能为8.8级，规格为m30
×
150mm；六角头螺栓100的安装预紧力为0.7
‑
0.85σ
s
。参见图3。
43.本发明一种风机发电塔混凝土环片拼接缝的加固结构的施工方法，包括如下步骤：
44.(1)清除老化的专用胶粘剂，剔除风机发电塔混凝土环片的拼接缝内部的旧的专用胶粘剂；
45.(2)加工钢筋植入孔，在风机发电塔混凝土环片的拼接缝处钻孔，钻孔要求是：钢筋植入孔的直径大于上混凝土环片和下混凝土环片之间的拼接缝的厚度，以便于清楚所有原有的专用胶粘剂，且小于两倍混凝土环片的混凝土保护层的厚度，钢筋植入孔的深度为混凝土环片侧壁厚度减去两倍钢筋植入孔的直径；钻孔需分多批次且对称进行，首先施工应力较小区域，再施工应力集中区域，避免一次性钻孔太多导致原结构损伤太大，影响结构安全；所有钢筋植入孔均布在同一个拼接缝上，并布满拼接缝；
46.(3)植入钢筋，在钢筋植入孔内植入钢筋，植入钢筋要求：钢筋在植入时，需分多批次且对称进行，首先施工应力较小区域，再施工应力集中区域，避免一次性植入钢筋太多导致原结构损伤太大，影响结构安全；
47.(4)在钢筋的外端和混凝土环片的内侧壁之间形成的空隙内，以及在钢筋植入孔中灌注有专用胶粘剂。
48.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。