一种便于运输的格构式风电塔架的制作方法

1.本发明属于风力发电技术领域，涉及一种便于运输的格构式风电塔架。


背景技术：

2.随着风电产业的飞速发展，风力发电机组的容量也逐渐增加，使得各类风力发电设备的发电机组对风电塔架结构多样化的要求越来越高。在各类风电塔架中，格构式钢管混凝土风电塔架不仅可实现结构的多样化，而且还具有造价低、可靠性好、低周疲劳性能好、材料利用率高等诸多优点，工程应用前景十分广阔。
3.近年来风机的尺寸越来越大，所需的塔筒高度和直径也越来越大，传统的风机多采用实腹式的钢-混凝土塔筒，生产成本较高，生产工艺复杂，人工需求高且生产效率低。现场拼装、灌浆、吊装周期过长，且部分零部件需要超限运输，存放场地要求较高。因此需要对传统塔筒的结构形式作出改进，设计一种可拆卸、便于运输的装配式钢管混凝土风电塔架，在便于装配的同时还需要保障钢管混凝土风电塔架连接节点处的连接强度，保障其使用安全性以及使用寿命。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明为了解决传统实腹式的钢-混凝土塔筒生成成本高、不方便运输，而现有格构式风电塔架节点处连接强度不够，难以保障其使用安全性和使用寿命的问题，提供一种便于运输的格构式风电塔架，在满足可拆卸、便于运输的同时还能保障钢管混凝土风电塔架连接节点处的连接强度。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种便于运输的格构式风电塔架，包括若干个依次搭接的塔架单元，每个塔架单元均包括四根空心钢管柱以及连接在相邻钢管柱之间相互铰接的斜撑，相邻塔架单元钢管柱之间连接有柱柱灌浆连接节点。
7.进一步，每个塔架单元四根钢管柱上下两端内侧均焊接有三角形状的耳板，斜撑的上下两端端部均开设有插槽，相互铰接两根斜撑的端部插接在对应钢管柱端部的耳板上，斜撑上端与对应钢管柱上端耳板通过销轴铰接，斜撑下端与对应的钢管柱下端耳板可拆卸固定连接。
8.进一步，钢管柱内部靠近端部的位置均固定安装有封隔板，封隔板与钢管柱端部之间的内壁上均匀设置有剪力键，柱柱灌浆连接节点包括两根中空圆钢管、焊接在两根圆钢管之间的圆盘状转板以及若干根长钢筋，圆钢管上均匀开设有与剪力键相适配的贯穿孔，长钢筋贯穿圆钢管上的贯穿孔；封隔板与钢管柱端部之间靠近封隔板一端的管壁上开设有浆口，下部圆钢管所对应钢管柱上浆口为灌浆口，上部圆钢管所对应钢管柱上浆口为出浆口。
9.进一步，斜撑相互铰接的位置均开设有凹槽，凹槽的厚度为钢管柱直径的一半，凹槽内焊接钢板。
10.进一步，还包括套接筒，套接筒的上下两端焊接三角形状的耳板，上下相邻斜撑的端部插接在耳板上，柱柱灌浆连接节点包括两根中空圆钢管、分别焊接在两根圆钢管端部的圆盘状焊接板以及若干根短钢筋，焊接板焊接在对应钢管柱端部，套接筒内壁上均匀设置有剪力键，圆钢管上均匀开设有与剪力键相适配的贯穿孔，短钢筋贯穿圆钢管上的贯穿孔；套接筒底部开设有灌浆口，顶部开设有出浆口。
11.进一步，斜撑相互铰接位置开设的凹槽呈梯形状，凹槽的厚度为钢管柱直径的一半，凹槽内焊接钢板。
12.进一步，钢管柱内部靠近端部的位置也可以固定安装封隔板，焊接板与封隔板焊接固定，灌浆口、出浆口开设在对应的钢管柱上。
13.进一步，斜撑相互铰接位置钢管柱上开设有上大下小桃心状的通孔，销轴转动连接在该通孔内，每根斜撑均包括上段、套筒和下段，上段底部和下段顶部均设置有外螺纹，套筒内设置于内螺纹，斜撑上段、下段与套筒均螺纹连接。
14.本发明的有益效果在于：
15.1、本发明所公开的便于运输的格构式风电塔架，斜撑仅上端与套接筒上的节点板通过销轴铰接，将格构式风电塔架折叠后进行运输，这样格构式风电塔架占地面积小，便于运输。
16.2、本发明所公开的便于运输的格构式风电塔架，上下相邻塔架单元钢管柱的柱脚位置通过柱柱灌浆连接节点连接，柱柱灌浆连接节点上钢筋与剪力键搭接后灌浆固定，这种将上下相邻钢管柱内灌入高强灌浆料，提高相邻塔架单元的连接强度。这种连接方式抗剪性能好、连接能力强、可以减少连接的长度、减少节点内管的长度以及降低灌浆用料。
17.3、本发明所公开的便于运输的格构式风电塔架，采用装配式建造方式，显著提高施工效率，保证施工质量、降低施工措施费用。
18.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
19.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
20.图1为本发明便于运输的格构式风电塔架实施例一的结构示意图；
21.图2为本发明便于运输的格构式风电塔架实施例一中塔架单元的结构示意图；
22.图3为本发明图1中a处局部放大图；
23.图4为本发明便于运输的格构式风电塔架实施例二的结构示意图；
24.图5为本发明图4中b处局部放大图；
25.图6为本发明图5中套接筒的装配示意图；
26.图7为本发明便于运输的格构式风电塔架实施例三中塔架单元的结构示意图；
27.图8为本发明便于运输的格构式风电塔架实施例三中塔架单元的主视图；
28.图9为本发明便于运输的格构式风电塔架斜撑内钢板的安装结构示意图。
29.附图标记：钢管柱1、斜撑2、耳板21、销轴22、封隔板23、通孔24、套筒25、钢板26、柱柱灌浆连接节点3、圆钢管31、转板32、长钢筋33、灌浆口34、出浆口35、焊接板36、短钢筋37、套接筒38、剪力键39。
具体实施方式
30.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
31.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
32.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
33.实施例一
34.一种装配式便于运输的风力发电机从上到下依次包括风电机组、钢塔、如图1～3所示的格构式风电塔架以及基础结构，基础结构采用工厂制作的预埋标准件进行精确定位，格构式风电塔架包括若干个依次搭接的塔架单元，每个塔架单元均包括四根空心钢管柱1以及连接在相邻钢管柱1之间相互铰接的斜撑2，相邻塔架单元钢管柱1之间连接有柱柱灌浆连接节点3。
35.每个塔架单元四根钢管柱1上下两端内侧均焊接有三角形状的耳板21，斜撑2的上下两端端部均开设有插槽，相互铰接两根斜撑2的端部插接在对应钢管柱1端部的耳板21上，斜撑2上端与对应钢管柱1上端耳板21通过销轴22铰接，在斜撑2与钢管柱1的相对位置确定后，通过在销轴22周侧固定四组螺栓紧固件实现斜撑2上端与钢管柱1上端的固定连接，销轴22加螺栓群的固定方式，使得斜撑2与钢管柱1的连接更加稳定。斜撑2下端与对应的钢管柱1下端耳板21可拆卸连接，即斜撑2下端与对应的钢管柱1装配后通过螺栓群的方式固定连接，提高其连接稳定性。装配塔架单元时，将斜撑2下端插接在对应钢管柱1下端耳板21上，通过四组螺栓紧固件进行斜撑2下端与钢管柱1下端的固定连接。
36.斜撑2相互铰接的位置均开设有凹槽，凹槽的厚度为钢管柱1直径的一半，凹槽内焊接钢板，相互铰接的斜撑2在凹槽内搭接后通过销轴22进行转动连接，这样相互铰接的斜撑2能够在一个平面内，提高整个塔架单元的连接稳定性。
37.钢管柱1内部靠近端部的位置均固定安装有封隔板23，封隔板23与钢管柱1端部之
间的内壁上均匀设置有剪力键39，柱柱灌浆连接节点3包括两根中空圆钢管31、焊接在两根圆钢管31之间的圆盘状转板32以及若干根长钢筋33，圆钢管31上均匀开设有与剪力键39相适配的贯穿孔，长钢筋33贯穿圆钢管31上的贯穿孔。长钢筋33与剪力键39的配合增强相邻塔架单元柱柱之间的连接强度。柱柱灌浆连接节点3中圆钢管31插接在上下相邻钢管柱1内，通过旋转转板32，使得长钢筋33与钢管柱1内壁上剪力键39搭接；封隔板23与钢管柱1端部之间靠近封隔板23一端的管壁上开设有浆口，下部圆钢管31所对应钢管柱1上浆口为灌浆口34，上部圆钢管31所对应钢管柱1上浆口为出浆口35。将柱柱灌浆连接节点3安装在柱脚位置的钢管柱1后，通过灌浆口34进行灌浆，出浆口35观察浆料是否填充满，将上下相邻钢管柱1内灌入高强灌浆料，提高相邻塔架单元的连接强度。这种连接方式抗剪性能好、连接能力强、可以减少连接的长度、减少节点内管的长度以及降低灌浆用料。
38.转板32的直径与钢管柱1直径相同，这样整个装配后的格构式风电塔架更加美观。
39.该便于运输的格构式风电塔架运输时，斜撑2仅上端与钢管柱1通过销轴22铰接，将格构式风电塔架折叠为长方形状后进行运输，这样格构式风电塔架占地面积小，便于运输；将格构式风电塔架运输至指定位置后将起展开，最底端的格构式风电塔架钢管柱1与基础结构连接，将格构式风电塔架撑开至合适尺寸后将上端斜撑2与钢管柱1通过螺栓紧固件进行固定连接，下端斜撑2与钢管柱1也通过螺栓紧固件进行连接，螺栓紧固件优选为对称的四个，提高斜撑2与钢管柱1的连接稳定性。圆钢管31贯穿孔内插接长钢筋33后将柱柱灌浆连接节点3转板32上下两端的圆钢管31分别插接在钢管柱1内，旋转转板32使得长钢筋33与钢管柱1内壁上剪力键39搭接，通过钢管柱1上的灌浆口34进行灌浆，出浆口35观察浆料是否填充满，将上下相邻钢管柱1内灌入高强灌浆料进行固定连接，这种钢混连接方式能够大大提高钢管柱1柱脚位置的连接强度，提高格构式风电塔架的使用寿命。
40.实施例二
41.如图4～6以及图9所示的格构式风电塔架，实施例二与实施例一的区别在于，斜撑2相互铰接位置开设的凹槽呈梯形状，这样便于凹槽内钢板26的焊接。斜撑2表面开梯形凹槽后，在其凹槽上焊接钢板，钢板的厚度与作为斜撑2的钢管削弱部分的厚度之和为斜撑钢管直径的一半，这样便于钢板的焊接且两根相互斜撑2铰接位置厚度正好为一根斜撑直径大小，相互铰接的斜撑2在同一水平面上，美观且受力均匀。
42.还包括套接筒38，套接筒38的上下两端焊接三角形状的耳板21，上下相邻斜撑2的端部插接在耳板21上后，通过螺栓紧固件进行固定连接。柱柱灌浆连接节点3包括两根中空圆钢管31、分别焊接在两根圆钢管31端部的圆盘状焊接板36以及若干根短钢筋37，焊接板36焊接在对应钢管柱1端部，套接筒38内壁上均匀设置有剪力键39，圆钢管31上均匀开设有与剪力键39相适配的贯穿孔，短钢筋37贯穿圆钢管31上的贯穿孔。短钢筋37与剪力键39的配合增强相邻塔架单元柱柱之间的连接强度。柱柱灌浆连接节点3中圆钢管31插接在套接筒38内，通过旋转套接筒38或者钢管柱1，使得短钢筋37与钢管柱1内壁上剪力键39搭接；套接筒38底部开设有灌浆口34，顶部开设有出浆口35。将柱柱灌浆连接节点3安装在柱脚位置的钢管柱1后，通过灌浆口34进行灌浆，出浆口35观察浆料是否填充满，将上下相邻钢管柱1内灌入高强灌浆料，提高相邻塔架单元的连接强度。这种连接方式抗剪性能好、连接能力强、可以减少连接的长度、减少节点内管的长度以及降低灌浆用料。
43.转板32的直径与钢管柱1直径相同，这样整个装配后的格构式风电塔架更加美观。
44.该便于运输的格构式风电塔架运输时，斜撑2仅上端与套接筒38上的节点板通过销轴22铰接，将格构式风电塔架折叠后进行运输，这样格构式风电塔架占地面积小，便于运输；将格构式风电塔架运输至指定位置后将转板32分别焊接在钢管柱1端部，转板32上连接的圆钢管31插接在对应的套接筒38内后将起展开，将格构式风电塔架撑开至合适尺寸后将上端斜撑2与套接筒38上的节点板通过螺栓紧固件进行固定连接，下端斜撑2与套接筒38上的节点板也通过螺栓紧固件进行连接，螺栓紧固件优选为对称的四个，提高斜撑2与套接筒38上的节点板的连接稳定性。旋转套接筒38或者钢管柱1，使得短钢筋37与套接筒38内壁上剪力键39搭接，通过套接筒38上的灌浆口34进行灌浆，出浆口35观察浆料是否填充满，将上下相邻套接筒38内灌入高强灌浆料进行固定连接，这种钢混连接方式能够大大提高钢管柱1柱脚位置的连接强度，提高格构式风电塔架的使用寿命。
45.钢管柱1内部靠近端部的位置也可以固定安装封隔板23，焊接板36与封隔板23焊接固定，灌浆口34、出浆口35开设在对应的钢管柱1上，通过灌浆口34进行灌浆，出浆口35观察浆料是否填充满，使得套接筒38与钢管柱1连为一体，提高其连接强度。
46.实施例三
47.如图7～8所示的格构式风电塔架，实施例三与实施例一的区别在于，斜撑2相互铰接位置钢板上开设有上大下小桃心状的通孔24，销轴22转动连接在该通孔24内，斜撑2下段螺纹连接有套筒25，即每根斜撑2均包括上段、套筒25和下段，上段底部和下段顶部均设置有外螺纹，套筒25内设置于内螺纹，斜撑2上段、下段与套筒25均螺纹连接，通过旋拧套筒25能够调节斜撑2的长度，使得装配后的塔架单元更加牢固。
48.实施例四
49.实施例四与实施例二的区别在于，斜撑2相互铰接位置钢板上开设有上大下小桃心状的通孔24，销轴22转动连接在该通孔24内，斜撑2下段螺纹连接有套筒25，即每根斜撑2均包括上段、套筒25和下段，上段底部和下段顶部均设置有外螺纹，套筒25内设置于内螺纹，斜撑2上段、下段与套筒25均螺纹连接，通过旋拧套筒25能够调节斜撑2的长度，使得装配后的塔架单元更加牢固。
50.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。