预应力管桩风机塔架结构的制作方法

1.本实用新型涉及建筑工程领域，特别是涉及一种预应力管桩风机塔架结构。


背景技术：

2.随着我国风电装机容量的快速增长，风机大型化趋势加快，风电场的建设过程中风机基础的安全性、风电场建设的造价成本、风电场建设周期直接影响了风电场的经济性。
3.目前，我国风力发电机组塔架结构，主要采用预制钢筒塔结构。当塔架结构的高度达到90米以上时，随着风轮直径和轮毂高度的增加，钢筒刚度会对应地减小，且因纯钢筒刚度较小，容易与风机叶轮共振，须增加截面尺寸来满足技术要求，但塔筒直径和壁厚受多方面因素约束，因此传统的风机塔筒结构已经严重制约了风电场的健康发展。
4.近年来，新的预应力混凝土复合塔开始出现，混凝土复合塔结构刚度大，阻尼比大，可有效避免塔身与机头的共振。因此一些高度在90m高度以上的风机塔筒采用了混凝土+纯钢筒和纯预制混凝土筒结构。但是，该类结构形式仍然存在结构可靠性差的缺点，因此，采用新型的刚性风机塔架是风电行业发展的必然趋势。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对现有风机塔架的刚度和结构可靠性较差的缺点，提供一种预应力管桩风机塔架结构，可用于替代一部分或者完全替代传统风机塔筒，以实现更为有效的混凝土预装式塔架结构，进一步提高风机结构刚度的目的。
6.根据本技术的一个方面，提供一种预应力管桩风机塔架结构，包括：
7.多个支撑单元，所述多个支撑单元绕一沿第一方向延伸的轴线间隔排布，每个所述支撑单元包括沿所述第一方向相对设置的固定端和连接端；
8.转换部，安装于每个所述支撑单元的所述连接端，用于连接被支撑结构；
9.每个所述支撑单元包括多个支撑组件，所述多个支撑组件绕另一沿所述第一方向延伸的轴线间隔排布。
10.在其中一个实施例中，所述预应力管桩风机塔架结构还包括多个第一连接件，所述多个第一连接件沿所述第一方向间隔排布，每个所述第一连接件同时连接多个所述支撑单元。
11.在其中一个实施例中，每个所述支撑单元还包括多个第二连接件，所述多个第二连接件沿所述第一方向间隔排布，每个所述第二连接件同时连接每个所述支撑单元中的多个所述支撑组件。
12.在其中一个实施例中，每个所述支撑组件包括依次连接的多根支撑管，在位于首尾两端的两根所述支撑管中，其中一根所述支撑管形成所述固定端，另一根所述支撑管的一端形成所述连接端。
13.在其中一个实施例中，在由所述固定端指向所述连接端的方向上，相邻两个所述支撑单元之间的距离逐渐减小；和/或
14.在由所述固定端指向所述连接端的方向上，每个支撑单元中的相邻两个所述支撑组件之间的距离逐渐减小。
15.在其中一个实施例中，所述转换部包括多个转换单元，每个所述转换单元的一端连接一个所述支撑单元的连接端，每个所述转换单元的另一端连接所述被支撑结构，多个所述转换单元连接所述支撑单元的一端绕一沿所述第一方向延伸的轴线间隔排布。
16.在其中一个实施例中，每个所述转换单元包括多根转换管，所述多根转换管绕一沿所述第一方向延伸的轴线间隔排布，在由所述支撑单元指向所述被支撑结构的方向上，相邻两根所述转换管之间的距离逐渐减小。
17.在其中一个实施例中，每个所述转换单元中的所述多根转换管的一端与一个所述支撑单元中多个所述支撑组件的连接端对应连接。
18.在其中一个实施例中，所述转换部还包括第三连接件，所述第三连接件同时连接多个所述转换单元。
19.在其中一个实施例中，所述转换部为一承台，多个所述支撑单元的连接端绕一沿所述第一方向延伸的轴线间隔连接于所述承台的一侧，所述承台的另一侧连接所述被支撑结构。
20.上述预应力管桩风机塔架结构，通过设置多个支撑单元，每个支撑单元绕一沿第一方向延伸的轴线间隔排布；每个支撑单元又由多个支撑组件组成，每个支撑组件绕另一沿第一方向延伸的轴线间隔排布，同时还设置了转换部连接支撑单元和被支撑结构，使得该预应力管桩风机塔架结构由多个具有较强稳定性的支撑单元组成，使该预应力管桩风机塔架结构的自重相比于钢筒大，提高了结构的整体稳定性，能够承受较大的轴心抗压和轴心抗拔荷载，其刚度大于钢筒，还能有效避免与风轮的共振，有效地解决了传统柔性塔的缺点。
附图说明
21.图1为本实用新型提供的转换部为第一实施例时的预应力管桩风机塔架结构的正视图；
22.图2为图1中a—a向的剖视图；
23.图3为本实用新型提供的转换部为第二实施例时的预应力管桩风机塔架结构的正视图；
24.图4为本实用新型提供的转换部为第二实施例时的预应力管桩风机塔架结构的俯视图；
25.图5为本实用新型一个支撑单元中支撑组件数量为三个时，支撑单元的立体示意图；
26.图6为本实用新型一个支撑单元中支撑组件数量为四个时，支撑单元的立体示意图；
27.图7为本实用新型一个支撑单元中支撑组件数量为三个时，不同数量的支撑单元的排布形式示意图；
28.图8为本实用新型一个支撑单元中支撑组件数量为四个时，不同数量的支撑单元的排布形式示意图。
29.其中：10、预应力管桩风机塔架结构；100、支撑单元；110、支撑组件；111、支撑管；112；基础承台；120、第二连接件；300、转换部；310、转换单元；311、转换管；320、第三连接件；500、第一连接件；20、被支撑结构。
具体实施方式
30.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
31.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
32.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
33.本实用新型一实施例提供了一种预应力管桩风机塔架结构10，具有一定的高度，预应力管桩风机塔架结构10的一端固设于安装面，预应力管桩风机塔架结构10的另一端用于支撑被支撑结构20。
34.下面以支撑风机结构的塔架结构为例，对本技术中的预应力管桩风机塔架结构10的结构进行说明，该预应力管桩风机塔架结构10可以支撑风机塔筒，也可以支撑预应力管桩笼，能够为风机塔筒和预应力管桩笼等带支撑结构提供有效稳固的支撑。
35.本实施例仅用以作为范例说明，并不会限制本技术的技术范围。可以理解，在其它实施例中，该预应力管桩风机塔架结构10也可用于支撑其它被支撑结构20，在此不作限定。
36.如图1至图4所示，一种预应力管桩风机塔架结构10，包括多个支撑单元100、转换部300以及第一连接件500，多个支撑单元100绕沿第一方向延伸的第一轴线间隔排布，每个支撑单元包括沿第一方向相对设置的固定端和连接端，支撑单元100的固定端固设于安装面，支撑单元100的连接端连接转换部300。转换部300的一端同时连接于每个支撑单元100的连接端，另一端连接被支撑结构20。第一连接件500优选为多个，沿第一方向间隔排布，每个第一连接件500同时连接多个支撑单元100。图中x方向为第一方向。
37.具体地，在一些实施例中，在由支撑单元100的固定端指向支撑单元100的连接端的方向上，相邻两个支撑单元100之间的距离逐渐减小，以使该预应力管桩风机塔架结构10中多个支撑单元100组成的支撑部整体呈锥形结构。
38.在一些实施例中，如图5和图6所示，每个支撑单元100包括第二连接件120以及多个支撑组件110，多个支撑组件110绕另一沿第一方向延伸的第二轴线间隔排布，多个第二轴线绕第一轴线间隔排布。
39.第二连接件120优选为多个，多个第二连接件120沿第一方向间隔排布，每个第二连接件120同时连接多个支撑组件110。每个支撑组件110的一端固设于安装面，每个支撑组
件110固设于安装面的一端形成支撑组件110的固定端，每个支撑组件110的另一端连接转换部300，每个支撑组件110连接转换部300的一端形成支撑组件110的连接端。在由支撑组件110的固定端指向支撑组件100的连接端的方向上，每个支撑单元100中相邻两个支撑组件110之间的距离逐渐减小，以使每个支撑单元100中的多个支撑组件110长度方向的延伸线相交于一点，从而使每个支撑组件110也呈锥形结构。
40.在一优选实施方式中，每个支撑单元100中的至少其中一个支撑组件110相对于安装面竖直安装，其余支撑组件110相对于该竖直安装的支撑组件110呈一定角度安装。
41.需要说明的是，支撑单元100的个数也不限，支撑单元100的个数可以为三个，也可以为更多；且每个支撑单元100中支撑组件110个数不限，每个支撑单元100的支撑组件110个数可以为三个，也可以为四个，例如当每个支撑单元100中支撑组件110的数量为三个时，一个支撑单元100呈三角锥形架结构，当每个支撑单元100中支撑组件110的数量为四个时，一个支撑单元100呈四角锲形架结构。支撑单元100可以排列为三角形、四边形、正五边形、正六边形等，支撑单元100和每个支撑单元100中支撑组件110的数量可根据实际情况选择最优的排布方式排布。图7为每个支撑单元100中支撑组件110的数量为三个时，不同数量支撑单元100的排布形式，图8为每个支撑单元100中支撑组件110的数量为四个时，不同数量的支撑单元100的排布形式。当每个支撑单元100中支撑组件110的数量为四个时，其中两个位于支撑单元100内部的支撑组件110为竖直安装。
42.在其中一些实施例中，如图5和图6所示，每个支撑组件110由多根支撑管111首尾连接而成，支撑管111优选为预制预应力管桩，预应力管桩为工厂化生产的预应力混凝土抗拔管桩。优选的，支撑管111之间的连接部可根据采用的机械连接方式制定不同的桩头，每根支撑管111两端均采用机械连接头，相邻的两根支撑管111之间的连接采用机械连接，包括但不限于机械卡接、啮合连接、法兰连接。管径可根据设计选择最优方案。
43.首尾连接的多根支撑管111中，其中位于最底部的一根支撑管111的一端形成支撑组件110的固定端并固设于安装面，位于最顶端的一根支撑管111的一端形成支撑组件110的连接端并连接转换部300。其中位于最底部的一根支撑管111的一端通过基础承台112固设于安装面，基础承台112可以为现场浇筑，可以是独立承台或者整块承台，底部施工环境差时可采用独立承台、土质软时可采用整体承台。
44.每个支撑单元100中连接多个支撑组件110的第二连接件120优选为环状的钢管桁架或者预制钢筋混凝土材料以及其他硬质材料制成的预制钢筋混凝土连接梁。每个第二连接件120沿周向方向同时连接一个支撑单元100中的多个支撑组件110。优选的，当每个支撑单元100为锥形时，随着支撑单元100沿着从安装面至转换部300的长度方向的内径逐渐减小，沿支撑单元100长度方向不同部位安装的多个第二连接件120的外径也逐渐减小。
45.在一些实施例中，连接多个支撑单元100的第一连接件500优选为壁厚30mm以上的高强钢板卷成圆环形的无缝钢管，以使第一连接件500呈具有外径和内径的环状结构。钢管沿外径圆周方向设有用于固定每个支撑单元100中的竖直支撑组件110的连接部，钢管内径设有用于临时固定可移动施工平台架的连接部。
46.如此，如图5和图6所示，通过以上安装和连接形式，每个支撑单元100由多个锥状的子支撑单元依次首尾堆砌拼接而成，使每个支撑单元100被分为多段，多个支撑单元100环绕成一周形成预应力管桩风机塔架结构10的支撑部。
47.请继续参阅图1和图2，图1和图2中的转换部300为第一实施例的转换部300，被支撑结构20为风机塔筒，此时转换部300采用预制钢管塔筒段的形式连接被支撑结构20。
48.具体地，转换部300包括多个转换单元310和第三连接件320，每个转换单元310的一端连接一个支撑单元100的连接端，另一端连接被支撑结构20，多个转换单元310绕沿第一方向延伸的第三轴线间隔排布。在一优选实施方式中，每个转换单元310包括多根转换管311，转换管311优选为钢管，钢管内部焊有齿状钢板加强筋，每个转换单元310的多根转换管311的一端与一个支撑单元100中的多个支撑组件110的连接端对应地连接，且每个转换单元310中的多根转换管311绕另一沿第一方向延伸的第四轴线间隔分布。如此，多个第四轴线绕第三轴线间隔排布。
49.在一些实施例中，在由支撑单元100指向被支撑结构20的方向上，每个转换单元310中相邻的两根转换管311之间的距离逐渐减小，以使每个转换单元310也呈锥形架结构。转换单元310的数量与支撑单元100的数量以及每个转换单元310中转换管311的数量与每个支撑单元100中支撑组件110的数量相等，以使转换单元310与支撑单元100，以及每个转换单元310中的转换管311与每个支撑单元100中的支撑组件110能够一一对应连接。
50.在一些实施例中，每个转换单元310中的转换管311中至少其中一个转换管311为竖直安装，其余转换管311相对于该竖直安装的转换管311呈一定角度倾斜安装。当每个转换单元310中转换管311的数量为四个时，其中两个位于转换单元310内部的转换管311为竖直安装。其中竖直安装的转换管311的一端外壁开设有槽口，倾斜安装的转换管311的一端被斜切去一段，以使一个转换单元310能够与风机塔筒的外壁贴合连接。具体地，竖直安装的转换管311通过槽口连接风机塔筒的外壁，倾斜的转换管311通过环形法兰板连接风机塔筒。如此，多个转换单元310沿风机塔筒的周向环绕并固定于风机塔筒的外壁。
51.在一些实施例中，多个转换单元310之间通过第三连接件320连接，第三连接件320可以为钢环或连接梁，第三连接件320的数量可根据实际情况进行增减。本实施例的第三连接件320为钢环，第三连接件320沿其自身周向同时连接多个转换单元310中竖直安装的转换管311的外壁以使多个转换单元310连接为一体。
52.请继续参阅图3和图4，图3和图4中的转换部300为第二实施例的转换部300，被支撑结构20为预应力管桩笼，预应力管桩笼高耸笼状结构。此时转换部300为一个承台，承台优选为现场浇筑的具有一定厚度的环状承台，转换部300沿厚度方向的两侧具有法兰盘，两侧优选地分别通过法兰盘和螺栓连接多个支撑单元100和被支撑结构20。具体地，多个支撑单元100的连接端绕沿第一方向延伸的第一轴线间隔连接转换部300的一侧，转换部300的另一侧连接被支撑结构20。
53.在一些实施例中，预应力管桩笼包括多根管桩，优选为预应力管桩，多根管桩沿一个环向间隔排布，多根管桩通过第三连接件320连接，具体地，多根管桩沿第三连接件320的周向连接于第三连接件320的外壁，使多根管桩环绕于第三连接件320，第三连接件320同样优选为钢环。如此，预应力管桩笼便为由多根管桩通过第三连接件320连为一起而形成的一个高耸笼状结构。
54.为了方便理解本实用新型，上述预应力管桩风机塔架结构10在安装时，具体的施工步骤为：
55.步骤1：工厂预制支撑管111、第一连接件500、第二连接件120、第三连接件320、转
换部300等所有部件。
56.步骤2：现场浇筑好下部的基础承台112部分。
57.步骤3：现场按设计将多根支撑管111和第二连接件120组装成一段一段的锥状的子支撑单元。
58.步骤4：利用吊车将同一层的多个锥状的子支撑单元安装就位，用第一连接件500固定每个子支撑单元中的竖直支撑管111，然后依次向上施工，每段之间采用机械连接。
59.步骤5：利用工厂预制的可移动施工平台架高空作业，平台架临时固定在第一连接件500的内部，可根据施工高度移动。
60.步骤6：塔架结构施工到设计高度后，从上部取出移动施工平台架，然后安装转换部300。
61.步骤7：塔架结构施工完成后进一步施工被支撑结构20，若被支撑结构20采用预应力管桩塔架，可移动施工平台则需待预应力管桩塔架施工完成后取出。
62.本实用新型提供的预应力管桩风机塔架结构10可用于替代传统风机塔筒的塔架结构，该预应力管桩风机塔架结构10由若干具有较强稳定性的支撑单元100组成，每个支撑单元100又由多个支撑组件110组成，虽然底部占有较大面积，但支撑管111之间的连接部位仅需要很小面积。使得预应力管桩风机塔架结构10的整体性强、并且稳定性好，能够承受较大的垂直荷载和水平荷载，解决了传统风机钢筒刚度较差的缺点。预应力管桩风机塔架结构10的主体结构采用工厂预制，组装是在现场进行组装，不用考虑养护时间和周期，使得施工方便、造价经济、安全性高，在施工时对邻近建筑物影响较小。
63.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
64.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。