预应力组合风电塔架中钢塔与混凝土塔筒连接节点的制作方法

本实用新型涉及组合风电塔架技术领域，特别是涉及一种预应力组合风电塔架中钢塔与混凝土塔筒连接节点。

背景技术：

混凝土与钢结构组合的风电塔架是一种新型风力发电塔架结构形式，这种新型塔架结构型式解决了传统单一材质塔筒成本高、高度受限等问题，发挥了组合结构的优势，具有广阔的应用前景。在钢-混凝土组合塔架中，下部是混凝土塔段，上部是钢塔段。由于材质及力学特性的差异，如何保证混凝土塔段与钢塔段可靠有效地连接将是结构设计的关键内容。

目前比较常见的组合风电塔架中钢塔与混凝土塔筒的连接节点包括混凝土节段、钢制厚法兰盘、钢塔筒节段和预应力锚固结构，而钢制厚法兰盘轧制厚度较大，一般在150mm左右，需要做特殊工艺加工，大大提高了施工成本；而且法兰盘作为一个整体构件，重量大，定位精度不容易把握，安装难度大；法兰盘上预留设置的预应力筋束孔道，无法进行后期调整和变动，应用灵活性差。

技术实现要素：

本实用新型提供一种成本低，安装便捷，可有效过渡和分散预应力荷载的预应力组合风电塔架中钢塔与混凝土塔筒连接节点。

要解决的技术问题是：现有的连接节点在混凝土塔筒顶部设置厚法兰盘，需特殊制作，成本高，重量大，定位精度不容易把握，安装难度大；整体性强，预留设置的预应力筋束孔道，无法进行后期调整和变动，应用灵活性差。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型预应力组合风电塔架中钢塔与混凝土塔筒连接节点，包括下方的混凝土塔筒，位于混凝土塔筒上方的钢塔筒，连接钢塔筒与混凝土塔筒的预应力钢束，其特征在于：还包括位于预应力钢束端部与混凝土塔筒之间扩散承载板；

钢塔筒的下端水平设置有法兰板，法兰板位于混凝土塔筒的筒壁上端面上；

扩散承载板位于法兰板上方，包括一组上下叠合、同心设置的钢垫板；

预应力钢束底端位于混凝土塔筒的筒壁内，顶端向上延伸、依次穿过法兰板和扩散承载板后锚固固定。

本实用新型预应力组合风电塔架中钢塔与混凝土塔筒连接节点，进一步的，所述法兰板由钢塔筒的下端边沿垂直弯折、水平向内延伸形成。

本实用新型预应力组合风电塔架中钢塔与混凝土塔筒连接节点，进一步的，所述法兰板的宽度不大于混凝土塔筒的筒壁厚度。

本实用新型预应力组合风电塔架中钢塔与混凝土塔筒连接节点，进一步的，所述法兰板的两侧边沿与邻近的混凝土塔筒的侧立面之间的距离均不大于20mm。

本实用新型预应力组合风电塔架中钢塔与混凝土塔筒连接节点，进一步的，一组所述钢垫板的形状一致，数量不少于2个，钢垫板的上表面积自下而上逐渐减小。

本实用新型预应力组合风电塔架中钢塔与混凝土塔筒连接节点，进一步的，所述钢垫板的形状为方形，上层钢垫板的边长与下层钢垫板边长的差值不大于位于最上方的钢垫板边长的1/2。

本实用新型预应力组合风电塔架中钢塔与混凝土塔筒连接节点，进一步的，所述扩散承载板的总高度不小于150mm。

本实用新型预应力组合风电塔架中钢塔与混凝土塔筒连接节点，进一步的，所述预应力钢束顶端通过预应力锚固装置进行锚固。

本实用新型预应力组合风电塔架中钢塔与混凝土塔筒连接节点与现有技术相比具有如下有益效果：

本实用新型预应力组合风电塔架中钢塔与混凝土塔筒连接节点充分考虑了荷载在钢垫板介质中的扩散效应，采用了上下分层叠合设置的扩散承载板，替代传统的加厚法兰板，来过渡并分散预应力钢束的端部锚固产生的不均匀应力，结构简单，钢垫板易得且经济成本低，连接操作难度小，要求精度低，大大提高了施工效率和施工灵活性。

本实用新型采用大小不一的多层钢垫板叠合设置，可以有效传递荷载，并将荷载在层层的钢垫板中向周边辐射，逐步降低到达混凝土塔筒的预应力幅值，解决集中力对风力塔架中下部混凝土筒体可能的集中破坏作用，并可根据实际情况对钢垫板进行灵活的选择和叠加使用，不仅易于加工，方便运输，设计经济，节约材料，易于实现工业化的生产，而且应用更加灵活，实用性强，便于推广使用。

本实用新型不仅可用来解决风塔装置中局部力过大可能对下部混凝土筒体的破坏作用，还可以解决其它实际应用中不同构件同种材料或不同材料间接触时，需要对局部力加以缓冲，满足整体结构的稳定性同时又满足结构安全性的要求，应用范围广泛。

下面结合附图对本实用新型的预应力组合风电塔架中钢塔与混凝土塔筒连接节点作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型预应力组合风电塔架中钢塔与混凝土塔筒连接节点的结构示意图；

图2为本实用新型预应力组合风电塔架中钢塔与混凝土塔筒连接节点的俯视图。

附图标记：

1-混凝土塔筒；2-钢塔筒；3-预应力钢束；4-扩散承载板；41-钢垫板；5-法兰板；6-预应力锚固装置。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型预应力组合风电塔架中钢塔与混凝土塔筒连接节点包括下方的混凝土塔筒1，位于混凝土塔筒1上方的钢塔筒2，连接钢塔筒2与混凝土塔筒1的预应力钢束3，以及位于预应力钢束3端部与混凝土塔筒1之间扩散承载板4。

钢塔筒2的下端边沿垂直弯折、水平向内延伸形成法兰板5，法兰板5位于混凝土塔筒1的筒壁上端面上，法兰板5的宽度不大于混凝土塔筒1的筒壁厚度，法兰板5的两侧边沿与邻近的混凝土塔筒1的侧立面之间的距离均分别不大于20mm，法兰板5上开设有通孔。

扩散承载板4位于法兰板5上方，包括一组上下叠合、同心设置的钢垫板41，钢垫板41的几何中心位置设置有通孔，分别与法兰板5上的通孔对齐设置，一组钢垫板41的形状一致，数量不少于2个，钢垫板41的上表面积自下而上逐渐减小；钢垫板41采用常规生产工艺制备得到的常规钢板制成，根据扩散承载板4的厚度需求，选择适当数量的钢垫板41进行组合使用，无需采用特殊的工艺进行单独制作；扩散承载板4的总高度不小于150mm。

优选的，钢垫板41的形状可以为方形，上层钢垫板41的边长与下层钢垫板41边长的差值不大于位于最上方的钢垫板41边长的1/2。

混凝土塔筒1的筒壁内设置有预应力钢束3，预应力钢束3顶端向上延伸、依次穿过法兰板5和扩散承载板4上的通孔后通过预应力锚固装置6进行锚固固定。

预应力钢束3施加的预应力首先通过预应力锚固装置6传递至分层设计的扩散承载板4，考虑到分层的钢垫板41具有一定的厚度和有效面积，由于应力的扩散作用，当预应力荷载由钢垫板41顶面传至法兰板5顶面时，应力将大幅降低；此时，预应力荷载再通过法兰板5的过渡作用，传至混凝土塔筒1顶面时，荷载应力值进一步降低，接触面的应力差值进一步减小，应力分布更加均匀，满足混凝土局部承压的应力要求，最终实现集中高应力荷载向混凝土构件的良好传递。

本实用新型预应力组合风电塔架中钢塔与混凝土塔筒连接节点的施工方法，具体包括以下步骤：

步骤一：将混凝土塔筒1安装就位；

步骤二：将钢塔筒2吊起，调整钢塔筒2的位置和角度，定位好后放置在混凝土塔筒1上表面上；

步骤三：根据孔道位置将扩散承载板4放置在相应位置上，并做固定；

步骤四：将预应力钢束3依次穿过扩散承载板4、法兰板5、混凝土塔筒2上的孔道，并对预应力钢束3做临时固定；

步骤五：对预应力钢束3进行张拉，下端锚固在混凝土塔筒2的下方，上端通过预应力锚固装置6锚固在扩散承载板4上方，完成节点连接。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。