专利名称：风轮机的支撑结构及建立该支撑结构的工艺过程的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于发电或其它用途的风轮机的竖直支撑结构或塔，该支撑结构或塔由预应力混凝土(prestressed concrete)制成,形成由多个环形部材(annular sector，环形部分)构成的、高度可变的截头圆锥形或圆柱形的预应力混凝土柱身，每个环形部材包括若干具有半圆形或多边形截面的壁部件或者若干半圆形或多边形部材，这些壁部件彼此纵向连接，并在若干部材在高度方向上叠置的情况下，利用能够使塔的结构保持连续性的系统纵向连接。在该支撑结构或塔的顶端，或者直接设置风轮机，或者设置将风轮机最后固定到其上的另一金属柱身。本发明大体上还应用于建筑领域，尤其是应用于建造及安装用于发电的风轮机的支撑结构的产业。本发明的第二方案涉及基于上述壁部件的依次结合来建立该支撑结构的工艺过程。在本说明书全文中，壁部件应被理解为形成支撑结构或塔的壁的部件(piece)，所述壁的厚度为5至30cm，由预应力混凝土制成，在部段(区段，section)或纤维加强混凝土的周缘具有居中的预应力和非预应力的加强件，适合于将邻接的一个或多个部件构成支撑结构或塔的环形部材。
背景技术：
关于现有技术的情况，应提到的是，随着可再生能源的开发而大规模扩展的风电行业在探索更高的成本经济性的方面已逐步取得进展，由此使得需要设计出3MW乃至5MW 的功率逐渐增大的风轮机来满足发电的要求。这类新设计使得亟需重新考虑承载风轮机的支撑结构或塔必须要承受比现今所承受的应力大得多的应力，并且该支承结构达到高至120m的新高度，以便能够容置叶片长度大于50m的机器。特别是由于这类钢制结构的极大的挠性、以及由于这一特性与通过这种新式塔的动力学计算所获取的(技术)要求的不相容性，现今的利用弯曲和电焊的板并借助凸缘横向连接构建的塔(高度达70m)的类推(外推)设计并不能够以经济合算的方式解决上述元件所要求的新特征。因此，需要使用其它的材料，而在这些材料中，混凝土具有解决上述问题的必要特性。从这种意义上讲，现今人们已开始作出若干首创一些方案使用钢筋混凝土构建这些塔，或者因采用滑动模板或提升模板构筑的结果而“在原地”、即在其风力田(wind farm，风电场)和其最终位置上来执行这些元件的后张。如果“在原地”进行后张，则需将缆索穿过其中，在套管内进行薄混凝土壁内部的后张，并因此将该套管留在塔内或塔外。这些方案除成本昂贵之外，还存在着所需的执行周期较长的问题，而这与工程的成本经济性直接相矛盾。
在其它情况下，已经尝试利用由例如圆形拱块(voussoir)的预制混凝土制成的小部件或者利用小板件(它们彼此连接而构成塔)来解决该问题。这些总体上被加强的部件需具有相当的厚度，以便在该塔一旦承受工作载荷并因此具有开裂的部段时能确保该塔执行合适的动态操作。为此，借助在原地(就地)执行的内部或外部后张操作而以偶然性方式对这些设计方案进行补强，这种后张操作沿该塔压紧所有部段以防止开裂。在该方案中，在原地后张操作的部件等之间存在着大量的连接，使得操作极大地复杂化，并使这些塔的组装成本极为昂贵，也不利于组装的实际操作。已知许多背景资料描述了使用钢筋混凝土的各种实施例的塔，其中值得提出的是下列文件JP-A-9-2;35912、DE-A-2980卯41、DE-A-19832921、EP-A-960986、 US2006/0254168、W002/01025、US7, 114，295，JP-0R-3074144、EP-A-1474579 (MECAL APPLIED MECHANICS)、EP-A-1645761 (INNE021)、EP-A-1876316 (MONTANER)、 W02007/033991(SIKA), W02008/0319128 (GAMESA)。上述专利中所诠释的技术方案可分成下列几组a.在现场建造的塔。b.由具有叠置的环形部材的钢筋混凝土材料制成的塔，并且在当场执行后张操作。c.由混凝土材料制成的塔，该混凝土材料由包括两个或多个组装的组件的环形结构部材叠置而成，需要在当场执行后张操作。d.由混凝土或钢制成的格框式塔。e.由在钢板之间浇筑混凝土构成的塔。f.其中设有多种不同形状的部件的塔，这些部件适于在生产制造中起到协助作用，或者适于提高结构效能。g.包括结合有特定加强元件的部件的塔。专利FR1145789述及一种建造塔或叠架(stack)的过程，该过程无需使用预制元件搭建脚手架。尽管事实上该文献表明所述预制元件能够由预应力混凝土制成，但在描述图8至图10时指出，竖向连接件应包括在上述图中可看到的预加应力的系杆(tie)。专利US 5809711描述了用于连接能够形成例如立杆(mast)、塔之类的结构或者例如桥的两个预压紧混凝土元件的装置和方法。该专利描述了采用壁部件形式的预应力混凝土元件，这些元件通过若干从壁部件延伸出并穿过配置在叠置的相邻壁部件中的管道的预应力股绞钢索(strand)相连接，这些管道基本上贯穿所有的所述相邻的部件，以便通过随后将上述延伸的股绞钢索张紧而联接这些部件，实现多个通用的接合部。这种构造方案的缺点是被局限于壁部件的高度较小的设计(development)，例如拱块结构，因为若非如此的话，在壁部件的现场组装中由于必须要将股绞钢索插入壁部件中来执行整个壁部件后张以及叠置的壁部件之间的连接，因此将使组装包含非常困难和复杂的操作。本发明提出一种包括若干叠置的环形结构部段的类型的竖直支撑结构或塔，每个环形结构部段包括连接在其纵向边缘的两个或多个壁部件，并且与之前的方案不同的是， 本发明总体上是基于在塔或风力田的实际安装点处的缆索后张，以特别地通过在工厂内预加应力来构造壁部件，以提供塔和连接接合的强度，预加的应力是根据该部件在塔或结构中占据的相对位置而计算得出，因此通过结合预加应力而使构成塔的部件自身已在结构上是耐久的，仅需要执行相邻的叠置壁部件之间的连接以形成塔即可。此外，由于在工厂内进行的预加应力是一种工业流程，并且由于不必在现场设置后张的缆索，因此借助本发明的方案降低了成本。另一方面，所应用的技术不需要使用辅助的元件来运输，确保了部件的压紧状态(该状态使塔的有效寿命最大化)，从而允许实现其它能够简化塔的构建的新式设计及组装的备选方案。本发明所基于的该方案的另一个特别的方面在于位于带有预应力加强件的预制元件之间的连接系统，该连接系统特别适用于柱身的环形部材的连接，由此允许连续的预应力作用的连续性而(完全或部分地)不需要例如结合杆或其它后张系统之类的额外的元件，并使用其本身的预应力缆索(该缆索构成前述预张壁部件的预应力加强件)来压紧这些连接中的每个部件的扩大端区域，但这与US 5809711中所诠释的方案不同，仅影响叠置的部件的连接区域中每个部件的较短端的部材。其它能够被引用的有关现有技术情况的文献为专利DE 202005020398、EP 1876316,DE 10223429 和 JP 2004011210。以下描述本发明独特的方案。
发明内容
与之前提到的方案相比，本发明借助由在工业模床(bed)中预加应力的混凝土 (借助钢索或缆索控制施加于混凝土的应力)制成的大型壁部件来实现塔的预制，其长度仅受运输条件的限制(长度通常为20m到40m)，并具有半圆形截面或圆形片段，或者具有多边形截面或多边形片段，每个部件被设计成能够在因其自身重量和运输的而引起应力下工作，就如同是有预定结构强度的大型U形梁那样。此外，已根据所述壁部件在支撑结构或塔中占据的相对位置而为每个壁部件计算出在工厂内对每个部件施加的预应力，即(该预应力)适于对塔的每个部分中所要求的结构载荷作出响应。因此这些壁部件在能够形成支撑结构或塔的同时无需使每个部件的组装均经过影响整个部件的、额外的现场最终后张操作。如将在下文的说明中所见的，仅在只影响每个壁部件的较短的设计(通常为Im到1. 5m 的长度)的某些情况下在其端部执行后张操作，由此允许压缩壁部件的面对的和叠置的连接扩大端区域。本发明提出的支撑结构或塔包括大体为截头圆锥形的柱身(但其也可以为圆柱形)，其部分地由通过横向接合部彼此连接的两个或多个叠置的、环形结构部段或部材形成。根据本发明的原理，塔的每个环形结构部段包括两个或多个在工厂内预加应力的壁部件，如上文所述，这些壁部件在它们的侧面连接而形成塔的纵向接合部。预加应力可利用后张的加强件，其中在张紧容置在管道或套管中的预应力加强件之前执行混凝土浇筑，当混凝土已获得足够的强度时对其进行张紧和锚定，或者如在此所论述的那样，采用10根预张加强件(pre-tensionedreinforcement，预张紧加强件)，其中在将加强件临时张紧并锚定在固定的元件中之后完成混凝土浇筑。在此情况下，当混凝土已获得足够的强度时，将加强件从它们的临时锚定处释放， 并通过粘附将临时施加于加强件的力转移到混凝土。最后，从粘附条件的观点看，加强筋束(tendon)可以是粘性的，如利用预张加强件进行预加应力的情况那样，或是在加强件与混凝土之间注入施加应力的粘性材料之后利用后张的加强件那样，或者也可以是非粘性的，如利用后张的加强件进行预加应力的情况那样，其中使用不形成粘附的保护加强件的系统。通过使用直接在工厂内预加应力的部件的塔的设计和连接系统提供了下列优占.
^ \\\ ·-包含费用的节省，假设预应力从开始起在部件中起到耐久加强的作用。-允许获得更大的部件。-预加应力技术、高强度混凝土或纤维混凝土的使用，包含着设计的改变，提供了与借助预应力的双T梁或箱形梁构建桥梁的当前技术相比更大的刚性、细长度、耐用性和材料的节省。-防止开裂并因此确保塔具有更大的刚性、更长的使用寿命和更低的维护成本。-因为预应力缆索在工厂内的工业流程中处理，所以降低了制造成本。-通过简化操作和降低成本，节省了组装时间并减少了在现场执行的工作。通过减少组装时间，还减少了对现场的结构所固有的气候因素的不确定性和难题。-消除了对运输用辅助元件的需求，允许将大部件放在不需要支撑结构的常规的搬运工具车(dolly truck)上。-对于具有给定的耐用(抵抗)能力的部件，允许新的备选组装方案的实现，例如本专利中所描述的，当部件在其下部处部分地连接时，则这些部件以单独的方式保持耐久性。-利用干接合(dryjoint)的连接系统允许构建能够拆分的塔。塔的完全拆分不需要破坏其任何元件，使得随后可以再使用这些部件在另一区域组装构成该塔。这样允许在它们的有效寿命的末期拆除风力田，乃至再使用这些部件构成更大高度的塔。根据前文所述，一个、两个或多个竖直放置并纵向连接的所述壁部件构成具有与现今使用的节段(跨度，span)的外观和功能均相同的柱身的节段。无论是同样由两个半圆形部件构成的新式的预应力混凝土节段，还是金属节段。将放在该第一截头圆锥形体上直到达到必要的高度。每个部件由半圆形或多边形部段或其部材构成，这些部段具有小的厚度和变化的半径，并且由高强度混凝土制成，但如需要的话，这些部段也可由自密实混凝土、高强度混凝土、或者纤维性混凝土制成，其具有居中的预加应力，或者该预加应力稍微偏离(中心) 以校正因其自重或其它临时载荷所造成的影响，这些部段还具有加强件，该加强件可以是通过在混凝土中添加纤维而形成，或者是位于部段的周缘内的非预应力的加强件，这将在为此而准备的模型和模床的水平位置中执行。在从模具中抽出部件之前，在模床上借助套管的定位和缆索执行的这种预加应力、混凝土浇筑和随后的张紧，确保了维持整个混凝土部段不开裂，保持了塔的机械特性和耐久特性。这一方面是至关重要的，因为在其它的钢筋混凝土的方案中，在需求的承载作用下发生变形，并且为使钢材开始起作用，需要将钢材拉伸，造成混凝土的开裂。在从制造过程本身起即被预加应力的部件中，确保了不发生开裂，延长塔的有效寿命，并消除在其它方案中成本非常高的维护需求。由于重要的是从制造时起就将应力结合(施加)到壁部件中，从而为壁部件提供不取决于所使用的系统的上述结构强度，因此，除了通过预加应力制造的壁部件之外，该壁部件也可通过在工厂内后张(不考虑操作的复杂性和成本)获得。壁部件的处理和运输，直到壁部件的最终定位，将在制造场所内完成，可能需要给定元件(某些交叉撑条(cross bracing)元件)的细长度。部件之间的纵向连接(根据截头圆锥形体的母线)将借助湿接合，通过叠合、穿过非预应力加强件以及随后填充高强度灰浆来完成，或者借助干接合，通过在部件的与水平面斜交并处于不同的高度的壁内的衬套和螺栓来完成，或者通过沿部件的纵向边缘内侧的穿孔的混凝土凸缘来实现，这些凸缘允许借助螺栓和螺母联接该接合部并同时控制拧紧转矢巨(tightening torque)。在由叠置的混凝土制成的塔的几个节段的情况下，竖向接合部可以在水平面上呈旋转排布(rotated，旋转形式)，以防止沿柱身的不同节段形成连续的接合，或者可以不旋转排布而形成连续的纵向接合部，只要适合需求即可。可通过沿部件的母线方向的穿孔部件的端部处的加宽(widening)来实现节段之间、或第一节段与地基之间的横向连接，由此允许借助高强度钢杆来进行联接，这些高强度钢杆可借助由组装时在现场进行的叠合、螺接或连接后张锚定的湿连接来联接接合部，这些接合部将由液态或塑性的水泥灰浆和/或树脂以及任何其它保护性产品(例如蜡)加以保护。在后张的连接的情况下，除联接两个部件外，这些连结杆还确保了在塔的所有部段中的预应力的连续性。因此，依据所使用的锚固系统(在无需辅助锚固元件的情况下执行的预加应力、借助辅助支撑的头部锚定的预加应力、或者后张)，会需要使用不同长度的加厚部(thicknessing)和联接，该加厚部能够在从部件的端部锚定预加应力情况下或后张的情况下使用，设于部件的端部的混凝土部段的加厚部能够由所述端部处的呈内凸缘形式的厚金属片来替代，加厚部(由于相关的穿孔的缘故)允许借助高强度杆连接到其余的元件，这些高强度杆被以螺丝拧紧并同时控制拧紧转矩，或者被施以后张。在连接到地基的情况下，这些钢筋(rebar)可在构建底座时安置在地基中，或在随后借助套管的定位安置在地基中，其中在套管填充高强度灰浆之前将杆插入。横向连接和纵向连接可设有能够使部件准确定位的引导系统。鉴于如前文所述，塔的每个节段可由两个半圆形或多边形部件构成，但也可通过由更多件(块)具有半圆形或多边形截面的部段构成，即半个部段的四个部件、三分之一部段的六个部件、四分之一部段的八个部件等，应指出的是，在塔的地基的起始处所述部件可具有不同长度，例如这些部件中的半数可具有一正常长度，另一半处于插入方式的部件可具有所述长度的一半的长度，由此在随后的节段的接连的叠置中，横向连接位于不同的高度，位于塔的端部的半数的部件同样为该(正常)长度的一半，使得这些部件在顶部处于同 “"尚度。该组装系统避免了使用辅助塔，减少了组装时间和成本。部件的混凝土的内部、外部的修饰可以是用于其它类型的部件的现有的修饰方式中的任一种，例如磨光、喷涂、加纹理、粉刷等。这些部件可具有供人和设备进入塔内部的必要间隙。还可在制造时，将辅助设备所需的许多插入物、锚板等设置于部件内和部件外。从这一角度来讲，应提及的是该组装系统可能需要事先组装辅助塔，一旦工作完成，可将该辅助塔拆卸，或者不拆卸而将其留在塔内。如之前提到的，本发明还提出用于基于其自身的预应力缆索连接预制的预张元件的系统，该系统提供了在预制元件之间利用预张加强件进行连接而不再需要基于壁部件的张紧缆索的一部分的后续张紧的、额外的元件的可能性。为此，在工厂内预加应力的、所用的预应力缆索在所述壁部件中延伸穿过多个节段，并伸出壁部件之外，所述延伸节段被设置为能够供配置在相邻壁部件中的管道插入，用以通过所述缆索延伸节段的随后(后续)的张紧(操作)而联接到所述壁部件，布置两个叠置的且端部面对的壁部件，获得一横向接合部，该横向接合部确保了预加应力的连续性。具体而言，根据本发明提出的系统，缆索的外伸部分(其在任何情况下都是张紧所必需的，然而在传统的预张紧方案中必须稍后将其切割)容置在为此目的而留在连续的部件内的管道中，这些管道可以都位于接合部的相同侧或组合在任一侧。为了利于所述缆索的穿行，本发明的系统使用具有纵向凹槽的元件乃至属于所述分类的公共锚板。这种用于再张紧的新系统和工艺过程允许赋予预应力的作用的连续性，只需要具有长度为50cm至300cm的、部件的横截面的加厚部来容置锚固元件。原则上，该系统在接合部的区域中是无粘附性的，这一方面是考虑到随后张紧的需要，另一方面则是由于混凝土在该端部的粘附性的缺失。然而，应指出的是张紧缆索可以仅使用脂或蜡来简单地保护，或者，可使用水泥灰浆或树脂来提供粘附系统。在本发明提出的系统中还可看到例如盖之类的部件用于保护锚固元件。另一方面，若待被再张紧的区域的长度缩短，则楔件嵌入量(wedge draw-in)必须要小，需要精确的计算来确定要执行的张紧量，以及所需的锚固区域的必要尺寸。0. 5,0. 6或0. 62英寸的预应力缆索或其它尺寸的缆索是常规的预张加强件所常用的。还应指出的是，该系统适用于与地基的连接，为地基元件中的锚固长度，提供了充分的裕量。因此，(本发明)所提出的基于自身的预应力缆索的、用于连接预张的预制元件的新的系统代表了一种新颖的结构，其结构和构造特征迄今未被披露，出于此因，结合本发明的实用效果、使本发明具有可被授予其所请求的专有权的充分理由。基于前文所述，除了充分解决风电行业中产生的对新一代风轮机提出的技术需求之外，本发明还允许改进塔的成本预算、提供一些额外的优点，例如维护的需求很小，或者在干连接的情况下可以将塔拆卸和移走、以及更大的耐用性或更大的疲劳强度。另一方面，其使用不局限于风电行业，有效改善了用于叠架、控制塔、通信塔等的结构。
为了对所作的描述进行补充，并且为了协助更好地理解本发明的特征，本说明书附有若干幅附图，这些附图被作为本说明书的一部分，在附图中以示例和非限制性的方式绘示了下列内容
图1示出根据本发明的用于产生电能的风轮机及其它用途的支撑结构的正视图， 该支撑结构由整体预制的具有圆形截面的预应力混凝土制成，在图中可看到该支撑结构通过几个节段的连接而实现的结构方式。图2示出用于产生电能的风轮机和其它用途的支撑结构的根据图1所示的截面 “A-A”的横截面图，该支撑结构由整体预制的具有圆形截面的预应力混凝土制成。图3示出根据本发明的预张的预制元件的纵向截面的截面图，该预制元件中结合有基于预应力缆索的、用于连接两个叠置的壁部件的系统，在图中可看到借助设于横向接合部的相同侧的多个管道的连接的示例。图4也示出根据结合有本发明的连接系统的预张的预制元件的另一示例的沿纵向的截面图，在此情况下，管道以组合方式设于横向连接的任一侧。图5示出本发明的正视图和若干截面图，其中可看到在几个节段的连接的情况下，构成组件的部件的设置方式，每个节段中的柱身的纵向接合部呈旋转排布。图6示出图2所示的细部“dl”的放大图，其中可看到本发明的结构的内部构造。图7示出图2所示的细部“d2”的放大图，其中可看到在湿接合的情况下形成的具有半圆形或多边形截面的部件的连接。图8示出图2所示的细部“d2”的放大图，其中可看到在利用螺栓或衬套接合的情况下形成的具有半圆形或多边形截面的部件的连接。图9示出图2所示的细部“d2”的放大图，其中可看到在利用混凝土凸缘接合的情况下形成的具有半圆形或多边形截面的部件的连接。图10示出本发明的结构及其地基的一部分的纵向剖视图。图11示出根据图10所示的截面“A-A”的结构的剖视图，其中可看到本发明的两个节段之间的横向连接的平面图。图12示出图10所示的细部“el”的放大图，其中可看到借助于部件的壁的加厚部而实现的横向接合的实施例，该部件通过高强度钢杆接合，确保在该塔的所有部段内的预应力具有连续性。图13示出图10所示的细部“el”的放大图，其中可看到在从部件的端部锚定预应力的情况下，借助与高强度钢杆接合的金属凸缘的横向接合的实施例，这些高强度钢杆被以螺丝拧紧并控制拧紧转矩。图14示出根据图10所示的截面“B-B”的结构的截面图，其中可看到本发明的第一节段连接至地基的平面图。图15示出图10所示的细部“e2”的放大图，其中可看到借助于选择部件的壁的加厚部而实现的连接到地基的实施例，该部件通过高强度钢杆连接到地基，但在现场为制造地基本身时所用的钢筋。图16示出图10所示的细部“e2”的放大图，其中可看到借助于选择部件的壁的加厚部而实现的连接到地基的实施例，该部件通过高强度钢杆(但在此处为地基中的钢筋) 并借助套管连接到地基。图17示出本发明的节段之间的连接的平面图，其中示出定位引导件的细部以及具有上述弓I导件的节段之间的连接的截面。图18示出运输的实施例的一个细节以及该部分的横向支撑元件。
图19示出通过插入不同长度值的起始节段的本发明的结构的另一组装系统的立体图。图20和图21各自示出了从图19所示的不相同的节段直至结构的端部的后续组装阶段的立体图。图22示出有关根据本发明的用于建立所提出的支撑结构的可行的步骤的示例。
具体实施例方式基于所论述的附图并且根据所使用的附图标记，可在所述附图中看到包括下文描述的多个部分的本发明的实施例。因此，如图1和图2所绘示，用于产生电能的风轮机或其它用途的、由整体预制的预应力混凝土制成的支撑结构是由高强度混凝土制成的预制柱身1构成，该高强度混凝土被在制造模床中预加应力或后张，具有自密实性，并且如需要的话，其具有由至少两个半圆形或多边形截面(图未示)的部件2和3制成的高度变化的截头圆锥形，其5cm至30cm厚的薄壁具有如在图6中绘示的细部“dl”中所观察到的居中的预应力4以及位于部段的周缘内的非预应力加强件5，并且部件2和3通过纵向接合部6彼此连接。预应力4相对于其中心可以有轻微的变化，以便抵消其自身重量或其它临时载荷造成的影响。另外，本发明的结构由一个或几个上述的预制柱身1的节段构成，预制柱身1由在制造模床中预加应力或后张的混凝土制成，并在适当场合通过横向接合部7或连接系统彼此连接，稍后将具体参照图3和图4详述该连接系统。本发明允许根据与上述的纵向接合部6的连接相关的优选实施例的相应的附图标记来可选择地执行三个替代的变型。在一优选实施例中，本发明借助于湿接合部8，通过非预应力的加强件的重叠并穿过随后的以高强度灰浆填充，来实现上述的纵向连接6，如图 7中所详示。在另一实施例中，所述纵向接合部6是借助在部件的与水平面斜交并处于不同高度的壁内安置衬套和螺栓9而实现，如图8中所详示。在第三优选实施例选项中，所述纵向接合部6是通过沿部件的纵向边缘内侧的穿孔的混凝土凸缘10而实现，这些凸缘允许借助螺栓和螺母11连接该接合部，同时控制拧紧转矩，图9中详细示出了这一情况。应指出的是，为了防止沿柱身1的不同节段形成相连续的接合，上述多个纵向接合部6可安装成在平面中呈旋转排布，柱身1由此构成在图5中所观察到的结构，但这些纵向接合部也可以不采用旋转排布并且具有连续性。另外，前述连接到地基的、以及位于图11和图14所示的节段之间的横向接合部7 将借助高强度钢杆12联接，高强度钢杆12将在组装时在现场后张并具有足够的长度，由此确保在塔的所有部分中的预加应力的连续性，这些横向接合部将由液态或塑性的水泥灰浆和/或树脂以及任何其它保护性产品(例如蜡)加以保护。下文将说明的图3和图4的系统也能够用于这些横向接合部。在本发明的一优选实施例中，所述钢杆12设于横向接合部中，横穿混凝土壁13的穿孔的加厚部，这些加厚部形成在每个节段的端部处，如图12所详示。在图13所绘示的另一优选实施例中，在从部件的端部锚定预加应力的的情况下，这些杆横穿在柱身内部形成为凸缘的、非常厚的穿孔金属板14。
在本发明的一优选实施例中，除了连接到地基的柱身的连接之外，并且与该连接相关的是，能够与该连接同时地直接实现将所述钢杆12固定在地基15中(如图15所示)， 或者可替代地，在图16所绘示的另一优选实施例中借助套管16在地基15中的定位来实现，在其填充高强度灰浆17之前将钢杆12穿入这些套管中。在组装时，为了能恰当定位部件2、3和由其构成的柱身1的不同节段，纵向接合部 6和横向接合部7可以选择性地设有常规的引导系统18，如图17所详示。最终，并且为确保在确切定位之前部件的耐久性，该部件可以选择性地设有横向撑杆系统19，如图18所详示。如在图19至图21中观看到的，根据一可选实施例，塔的每个节段或柱身1可由两个以上具有半圆形或多边形截面的部段的部件2、3(在所述的示例中为三分之一的部段的六个部件)构成，这些部件中的半数(其位于塔的地基的起始处并处于插入方式)具有正常长度2，而其余部件的3的长度近似为该正常长度的一半，使得在随后的节段1的接连的叠置中，纵向连接6不旋转排布，而横向连接7位于不同高度，位于塔的端部的半数部件的长度同样为该(正常)长度的一半，使得这些部件在顶部处于同一高度。参照图3和图4，在该实施例中，利用预制的壁部件2来实现所提出的处于预张的预制元件之间的连接系统，正如对这一点所做的描述那样，(壁部件)内部设有预张的加强筋束或缆索，并且缆索的一部分如外伸并容置在为此目的而设置在连续的壁部件2内的管道M中(该缆索必须要连接到该壁部件2、。为了获得所述连续部件2中的所述连接而制造形成其横截面的加厚部21，该加厚部适于容置能够结合例如盖之类的保护元件23的锚固元件22。如在图3绘示的实施例中所观看到的，上述管道M可以都位于接合部的相同侧，或者可如图4的实施例所绘示的那样的组合在任一侧。为有利于缆索4在管道如内穿过，本发明的系统使用具有纵向凹槽的元件乃至属于所述分类的公共锚板(图未示)。应指出的是，该系统在加厚部区域21中是无粘附性的，而管道如设于该区域中， 这一方面是考虑到随后张紧的需要，另一方面则是由于混凝土在该端部的粘附性的缺失。 然而，张紧缆索可以仅使用油脂或蜡来简单地保护，或者，可随后注入利用水泥灰浆或树脂的连接系统，以便提供粘附系统。图22示出能够实施建立根据本发明的支撑结构或塔的方法的示例，示出如何单独地安装每个壁部件0、3)，如果在这种情况下，则每个壁部件通过纵向接合部连接到相邻部件(竖向部件间的接触边的连接，或形成将一个部件(2、；3)连接到其下方紧邻的一个部件的横向接合部)。应理解的是，大多数壁部件会依赖于它们在制造模床中制造时所获得的结构刚性，由此，本发明的实施与执行塔的具有更高要求的某些部分中的局部后张或者利用仅影响一些壁部件或其一部分的后张是相容的。
权利要求
1.一种风轮机的支撑结构，该种类型的支撑结构包括部分地由两个或多个叠置的环形结构部段构成的柱身(1)，所述结构部段通过横向接合部(7)彼此连接，每个所述结构部段结合有至少两个预制的混凝土壁部件0、3)，所述壁部件具有多边形或圆形的部分横截面， 所述壁部件邻接地排布并通过纵向接合部连接，其特征在于每个所述壁部件是这样获得的借助贯穿所述壁部件的至少几个张紧的缆索而在工厂内预加应力，在制造模床中预压缩所述壁部件的本体，使得从制造所述部件时起即将预定的预应力施加到所述部件，并起到耐久加强件的作用，所述工厂内的预加应力是根据所述壁部件在所述支撑结构中占据的相对位置来计算得出；以及每个所述壁部件与相邻的壁部件相叠置地组装而构成所述支撑结构，仅在所述壁部件的相对的端面处构成连接，而不会有影响整个壁部件的额外的后张。
2.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，在一些所述壁部件中，所用的预应力缆索穿过多个节段延伸，并从所述壁部件伸出，所述延伸节段被设置为用于插入配置在邻接的壁部件中的多个管道，用以通过所述缆索延伸节段的随后的张紧而联接到所述壁部件，从而布置成两个通过相面对的端部叠置的壁部件并获得横向接合部，该横向接合部确保了预加应力的连续性。
3.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，一个或多个所述环形部段的壁部件的一个或两个端部中具有加厚部，其中所述管道配置为用以穿过所述预应力缆索的所述节段延伸部来布置。
4.根据权利要求3所述的支撑结构，其特征在于，所述加厚部包括这样的构造所述构造的厚度从所述部件的一端向所述管道的出口区域增大并延伸经过一纵向节段的50至 300cm的长度。
5.根据权利要求3所述的支撑结构，其特征在于，所述加厚部向内、向外或向壁部件的环形部段的内外两侧凸伸，在大部分凸起区域中提供用于锚定所述缆索的后张的表面。
6.根据权利要求3所述的支撑结构，其特征在于，所述加厚部包含壁部件的环形部段的整个环形部段或一部分环形部段。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的支撑结构，其特征在于，所述管道影响所述壁部件的包括该壁部件的整个长度的3%至5%的纵向设计。
8.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，每个环形结构部段包括至少两个壁部件( 和(3)，所述至少两个壁部件薄壁具有多边形或半圆形横截面，并具有居中预应力 (4)和非预应力的加强件(5)，该居中预应力(4)或者相对于所述部件的厚度稍微偏离，或者在整个所述环形部段中完全非均勻分布，以纠正其自身重量或其它临时载荷的造成的影响，而该非预应力的加强件( 位于所述部段的周缘内，所述壁部件(2、；3)借助横向接合部和纵向接合部(6)彼此连接。
9.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，每个壁部件(2、3)为截头圆锥形或圆柱形，并且由横向接合部(7)连接的不同环形截面的壁部件具有不同高度。
10.根据权利要求1所述的支撑结构，其特征在于，该支撑结构还包括一个或多个缆索或杆，所述缆索或杆布置为穿过每个壁部件的端部的具有更大厚度的凸出部。
11.根据前述权利要求中任一项所述的支撑结构，其特征在于，该支撑结构是由从高强度混凝土、自密实混凝土或纤维混凝土之中选择的一种材料所构建。
12.根据前述权利要求中任一项所述的支撑结构，其特征在于，所述纵向接合部(6)的连接是借助沿所述部件的纵向边的内侧的穿孔的混凝土凸缘(10)来实现，由此允许借助螺栓和螺母(11)来闭合该接合部并同时控制拧紧转矩。
13.根据前述权利要求中任一项所述的支撑结构，其特征在于，为了防止沿所述柱身的不同节段形成连续的纵向接合，不同的环形结构部段的所述纵向接合部(6)沿旋转的方向移位。
14.根据前述权利要求所述的支撑结构，其特征在于，在合适的情况下，连接到所述地基和连接在节段之间的所述横向接合部(7)是借助设于每个壁部件的端部的套管式加厚部(1 来提供的，该套管式加厚部(1 沿所述部件的母线方向被穿孔，使得允许通过高强度钢杆(1 进行联接，所述高强度钢杆(1 在组装时在现场进行后张并具有足够的长度， 从而尽管在股绞钢索的锚固区域内具有预应力损失，仍能确保在所述塔的所有部段中的预应力的连续性。
15.根据前述实施例所述的支撑结构，其特征在于，所插入的起始部件(2)和(3)和所插入的塔顶部的部件具有不同高度，优选为所述长度的一半，位于接连的节段或柱身(1) 的部件之间、处于不同高度的所述横向连接(7)使所述塔的组装能够无需借助辅助组装结构或元件来实施。
16.一种用于建立根据权利要求1至15中任一项所述的支撑结构的工艺过程，其特征在于包括如下步骤依次安装每个壁部件(2、3)，以及将一个壁部件(2、3)联接到另一个相邻的壁部件，在同一高度处形成多个纵向接合部，或在叠置排布中形成横向接合部。
全文摘要
一种风轮机的支撑结构，包括由多个叠置的环形结构部段构成的柱身(1)，这些环形结构部段通过横向接合部(7)彼此连接，并具有多边形或圆形部分横截面，每个环形结构部段包括若干所述邻接的壁部件，这些壁部件通过纵向接合部连接，其中每个壁部件均通过在工厂内预加应力而制得，并且每个所述壁部件与相邻的壁部件相叠置地组装而构成支撑结构，仅在这些壁部件相对的邻接端处具有连接，从而不会产生影响整个壁部件的额外的后张。
文档编号E04H12/16GK102459787SQ201080032219
公开日2012年5月16日 申请日期2010年5月19日 优先权日2009年5月19日
发明者弗朗西斯科·哈维尔·马丁内斯·德·卡斯塔涅达, 曼努埃尔·西东查·埃斯科瓦尔 申请人:帕卡达尔有限公司