预应力塔段及预应力塔筒的制作方法

本实用新型涉及风力发电技术领域，特别涉及一种预应力塔段及预应力塔筒。

背景技术：

塔筒是风力发电机的主要支撑装置，它将发电机与地面联接，为风轮提供需要的高度。风力发电机的大型化已经成为未来的发展趋势，其叶轮直径越来越大，相应地，用于支撑风力发电机的塔筒高度也越高，对塔筒的强度要求也越高。

风机(风力发电机的简称)通常采用钢质结构塔筒或者混凝土结构。其中，钢质塔筒的成本较高，易腐蚀，维护成本高。相对于钢质塔筒，普通混凝土塔筒的成本低，稳定性好，但是其抗拉性能差，容易产生裂缝，强度低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种预应力塔段及预应力塔筒，以解决现有技术中的普通混凝土塔筒抗拉性差，容易产生裂缝，强度低的技术问题。

本实用新型提供一种预应力塔段，包括塔段本体1、上法兰2、下法兰3和位于塔段本体1内的多个套管4；塔段本体1的两端分别与上法兰2和下法兰3固定连接；多个套管4沿塔段本体1的周向间隔设置，并且各个套管4的上端和下端分别穿过上法兰2和下法兰3，套管4内穿设有预应力钢绞线5，预应力钢绞线5的固定端与下法兰3固定连接。

进一步地，预应力塔段还包括设置在塔段本体1内的钢筋笼6。

进一步地，塔段本体1包括内筒壁板11和套设在内筒壁板11外的外筒壁板12；内筒壁板11的两端分别与上法兰2和下法兰3连接，外筒壁板12的两端分别与上法兰2和下法兰3连接；多个套管4均设置在内筒壁板11和外筒壁板12之间；上法兰2、下法兰3、内筒壁板11和外筒壁板12形成腔室。

进一步地，腔室内浇筑有等级在C40以上的混凝土。

进一步地，上法兰2上设有多个上通孔21，下法兰3上设有多个下通孔31，多个下通孔31与多个上通孔21一一对应设置；多个套管4与上通孔21一一对应设置，套管4的上端穿过与该套管4对应的上通孔21，套管4的下端穿过与该套管4对应的下通孔31。

进一步地，上法兰2上的上通孔21为阶梯孔；上通孔21的大径孔内设置有张拉端锚具，张拉端锚具与预应力钢绞线5的张拉端固定连接；且张拉端锚具以及预应力钢绞线5的张拉端均嵌入上通孔21的大径孔内。

下法兰3上的下通孔31为阶梯孔；下通孔31的大径孔内设置有固定端锚具，固定端锚具与预应力钢绞线5的固定端固定连接；且固定端锚具以及预应力钢绞线5的固定端均嵌入下通孔31的大径孔内。

本实用新型提供一种预应力塔筒，包括多个上述的预应力塔段7；多个预应力塔段7沿竖直方向依次相接，下方的预应力塔段7中的上法兰2与上方的预应力塔段中7的下法兰3连接。

进一步地，上法兰2上设置有多个上连接孔22，下法兰3上设置有与多个上连接孔22一一对应的下连接孔32；多个上连接孔21设置在多个上通孔21的内侧，多个下连接孔32设置在多个下通孔31的内侧。

进一步地，高强度螺栓依次穿设在下连接孔32和上连接孔22内，并用螺母拧紧固定。

本实用新型提供的预应力混凝土塔段包括塔段本体1、上法兰2、下法兰3和位于塔段本体内的多个套管4；塔段本体1的两端分别与上法兰2和下法兰3固定连接；多个套管4沿塔段本体1的周向间隔设置，并且各个套管4的上端和下端分别穿过上法兰2和下法兰3，套管4内穿设有预应力钢绞线5，预应力钢绞线5的固定端与下法兰3固定连接。当用于浇筑成塔段本体的混凝土的硬度达到75％后，张拉每个预应力钢绞线5的张拉端，当每个预应力钢绞线5的拉应力达到预设值时，对套管4进行混凝土浇筑，并将预应力钢绞线5的张拉端固定在上法兰2上，从而完成预应力塔段的生产。该预应力塔段的抗拉性强，具有较好的裂缝闭合性能，承载能力大；另外，另外与钢质塔筒相比，大大减少了钢材用量，降低了生产成本。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型提供的预应力塔段的结构示意图；

图2是图1所示的预应力塔段中的上法兰的结构示意图；

图3是本实用新型提供的预应力塔筒的结构示意图。

图中：

1－塔段本体； 2－上法兰； 3－下法兰；

4－套管； 5－预应力钢绞线； 6－钢筋笼；

7－预应力塔段； 11－内筒壁板； 12－外筒壁板；

21－上通孔； 22－上连接孔； 31－下通孔；

32－下连接孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1是本实用新型提供的预应力塔段的结构示意图；图2是图1所示的预应力塔段中的上法兰的结构示意图。如图1和图2所示，本实用新型提供的预应力塔段，包括塔段本体1、上法兰2、下法兰3和位于塔段本体1内的多个套管4；塔段本体1的两端分别与上法兰2和下法兰3固定连接；多个套管4沿塔段本体1的周向间隔设置，并且各个套管4的上端和下端分别穿过上法兰2和下法兰3，套管4内穿设有预应力钢绞线5，预应力钢绞线5的固定端与下法兰3固定连接。

其中，塔段本体1的制作方法有多种，例如：将上法兰2、下法兰3、套管4以及预应力钢绞线5连接安装好后，在多个套管4的内侧围设内模板，在多个套管4的外侧围设外模板，内模板和外模板形成截面为环形腔室，向腔室内浇筑混凝土，从而得到塔段本体1；内模板和外模板均可以为一片式，也可以由多个弧形模片依次连接形成。

套管4的材料有多种，例如：PPR、PVC或者UPVC等。

多个套管4的设置方式可以为多种，例如：依次间隔错开设置；或者沿下法兰3的径向间隔设置多个套管4，沿下法兰3的周向也设置多个；较佳地是，多个套管4沿下法兰3的轴向均匀设置，该结构可使塔段本体1受力均匀。

预应力钢绞线5的固定端与下法兰3固定连接；当用于浇筑成塔段本体的混凝土的硬度达到75％后，张拉每个预应力钢绞线5的张拉端，当每个预应力钢绞线5的拉应力达到预设值时，对套管4进行混凝土浇筑，并将预应力钢绞线5的张拉端固定在上法兰2上，从而完成预应力塔段的生产。预应力钢绞线5具备拉应力，则其两端受拉力，根据作用力与反作用力的关系，上法兰2和下法兰3均受压力，上法兰2和下法兰3又将压力传递给塔段本体1，从而使本实施例提供的预应力塔段具备预压应力，能够抵消塔段在工作中受到的拉应力。

因此，本实施例提供的预应力塔段具有抗裂能力强、抗渗性能好、刚度大、强度高、抗剪能力和抗疲劳性能好的优点，具有较好的裂缝闭合性能，承载能力大；另外与钢质塔筒相比，大大减少了钢材用量，降低了生产成本。

如图1和图2所示，在上述实施例基础之上，进一步地，预应力塔段还包括设置在塔段本体1内的钢筋笼6。

较佳地，在塔段本体1内设置钢筋笼6，进一步提高了本实施例提供的预应力塔段的抗拉强度，进一步加强了塔筒的承载能力，从而减少维护，降低使用成本。

如图1和图2所示，在上述实施例基础之上，进一步地，塔段本体1包括内筒壁板11和套设在内筒壁板11外的外筒壁板12；内筒壁板11的两端分别与上法兰2和下法兰3连接，外筒壁板12的两端分别与上法兰2和下法兰3连接；多个套管4均设置在内筒壁板11和外筒壁板12之间；上法兰2、下法兰3、内筒壁板11和外筒壁板12形成腔室。

其中，内筒壁板11的材质和外筒壁板12的材质均可以为多种，例如：木材、塑料或者铁等；较佳地是内筒壁板11和外筒壁板12均为钢板，可进一步提高本实施例提供的预应力塔段的强度。

内筒壁板11的两端与上法兰2和下法兰3的连接方式均可以为多种，例如：焊接或者螺纹连接等。

外筒壁板12的两端与上法兰2和下法兰3的连接方式均可以为多种，例如：焊接或者螺纹连接等。

上法兰2、下法兰3、内筒壁板11和外筒壁板12形成腔室，可在腔室内浇筑混凝土等材料，较佳地是浇筑等级在C40以上的混凝土。上述结构可方便混凝土浇筑，大大简化了塔段本体1的生产过程，提高了本实施例提供的预应力塔段的生产效率。

另外，可在车间预先连接固定好上法兰2、下法兰3、内筒壁板11和外筒壁板12形成待浇筑框架，将该待浇筑框架运输至风电场后，再进行浇筑，这样就方便了运输，降低了运输成本。

如图1和图2所示，在上述实施例基础之上，进一步地，上法兰2上设有多个上通孔21，下法兰3上设有多个下通孔31，多个下通孔31与多个上通孔21一一对应设置；多个套管4与上通孔21一一对应设置，套管4的上端穿过与该套管对应的上通孔21，套管4的下端穿过与该套管对应的下通孔31。

较佳地，在上法兰2上设置多个上通孔21，在下法兰3上设置多个下通孔31，且上通孔21与下通孔31一一对应，该结构可保障套管4竖直设置，从而保障了预应力钢绞线5的竖直设置，以实现预应力钢绞线5的长度最短，减少生产成本；同时，方便预应力钢绞线5的张拉，有利于力的传递。

如图1和图2所示，在上述实施例基础之上，进一步地，上法兰2上的上通孔21为阶梯孔；上通孔21的大径孔内设置有张拉端锚具，张拉端锚具与预应力钢绞线5的张拉端固定连接；且张拉端锚具以及预应力钢绞线5的张拉端均嵌入上通孔21的大径孔内。

较佳地，上通孔21为阶梯孔，将张拉端锚具设置在阶梯孔的大径孔内，当预应力钢绞线5张拉至预设值时，张拉端锚具将该张拉端固定，并进行封锚。预应力钢绞线5的张拉端和张拉端锚具均嵌入在上通孔21的大径孔内，不凸出上法兰2的上端面，从而使得上法兰2的上端面平整。

如图1和图2所示，在上述实施例基础之上，进一步地，下法兰3上的下通孔31为阶梯孔；下通孔31的大径孔内设置有固定端锚具，固定端锚具与预应力钢绞线5的固定端固定连接；且固定端锚具以及预应力钢绞线5的固定端均嵌入下通孔31的大径孔内。

较佳地，预应力钢绞线5的固定端和固定端锚具均嵌入在下通孔32的大径孔内，不凸出下法兰3的下端面，从而使得下法兰3的下端面平整。

当多个塔段上下依次连接时，通过相邻的上法兰2和下法兰3连接固定，预应力钢绞线5的张拉端和张拉端锚具均嵌入在上通孔21的大径孔内，预应力钢绞线5的固定端和固定端锚具均嵌入在下通孔32的大径孔内，则可使得相邻的上法兰2的上端面和下法兰3的下端面之间紧密相抵，使相邻连个塔段的连接更加稳定。

图3是本实用新型提供的预应力塔筒的结构示意图。如图1、图2和图3所示，在上述实施例基础之上，进一步地，本实用新型提供的预应力塔筒，包括多个上述的预应力塔段7；多个预应力塔段7沿竖直方向依次相接，下方的预应力塔段7中的上法兰2与上方的预应力塔段7中的下法兰3连接。

其中，可将每个预应力塔段7分别加工生产，然后运输到风电场进行吊装，使多个预应力塔段7上下堆叠。这就方便了运输，降低了运输成本。

每个预应力塔段7均具备预压应力，则由多个预应力塔段7构成的塔筒也具备预压应力，该塔筒的抗裂能力强、抗渗性能好、刚度大、强度高、抗剪能力和抗疲劳性能好，具有较好的裂缝闭合性能，承载能力大；用钢量小，生产成本小。

如图1、图2和图3所示，在上述实施例基础之上，进一步地，上法兰2上设置有多个上连接孔22，下法兰3上设置有与多个上连接孔22一一对应的下连接孔32；多个上连接孔21设置在多个上通孔21的内侧，多个下连接孔32设置在多个下通孔31的内侧。

其中，连接件穿设在上连接孔22和下连接孔32内，从而将上法兰2和下法兰3连接，将上连接孔22设置在上通孔21的内侧，将下连接孔32设置在下通孔31的内侧，则连接件位于塔筒的内壁的内侧，避免受到雨雪的冲刷以及外部环境的腐蚀，使用寿命长，从而降低了塔筒的使用成本。较佳地，上法兰2和下法兰3均与之相应的预应力塔段7的外壁平齐，可使得塔筒的外壁平齐规整。

较佳地，连接件为高强度螺栓，方便安装连接，连接牢固可。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。