预应力混凝土_钢组合风电塔架塔段优化研究_许斌

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一种预应力混凝土风电塔架体系及其施工方法

一种预应力混凝土风电塔架体系及其施工方法随着清洁能源的需求不断增加，风力发电已经成为一个重要的可再生能源选择。

风电塔作为支撑风机机组的重要结构，近年来得到了广泛的关注和研究。

在风力发电行业中，预应力混凝土风电塔架体系因其优异的性能和经济的施工方法逐渐受到了研究者和从业者的重视。

本文将对一种预应力混凝土风电塔架体系及其施工方法进行详细探讨。

一、预应力混凝土风电塔架体系的优势1. 抗风性能强：预应力混凝土风电塔架采用预应力钢筋进行加固，结构更加牢固，能够有效增强其抗风能力，保证风电塔在恶劣气候条件下的稳定性。

2. 节省材料：相比传统的钢筋混凝土风电塔架结构，预应力混凝土风电塔架在设计上更加合理，能够减少使用材料，降低成本，提高经济性。

3. 施工周期短：预应力混凝土风电塔架的施工方法简单，工艺成熟，可以大大缩短施工周期，降低工程投资风险。

二、预应力混凝土风电塔架体系的设计要点1. 结构设计：预应力混凝土风电塔架的结构设计应遵循国家相关标准和规范，保证其稳定性和安全性。

2. 钢筋预应力设计：预应力混凝土风电塔架的钢筋预应力设计应根据实际工程情况进行合理布置，确保整体结构的受力均衡。

3. 基础设计：预应力混凝土风电塔架的基础设计应充分考虑地质条件，选用合适的基础形式，确保整个结构的稳定性。

三、预应力混凝土风电塔架体系的施工方法1. 制梁段浇筑：预应力混凝土风电塔架的制梁段浇筑是整个施工过程中的重要环节。

在浇筑前，应充分准备好模板和流料设备，保证浇筑质量。

2. 预应力张拉：在制梁段浇筑完成后，需要进行预应力钢筋的张拉工作。

张拉应按照设计要求进行，控制张拉力的大小和时间，确保预应力混凝土的性能。

3. 分段拼装：预应力混凝土风电塔架的分段拼装是整个施工过程的关键环节。

在拼装过程中，应注意保持结构的垂直度和平整度，确保各个构件之间的连续性和一致性。

预应力混凝土风电塔架体系及其施工方法具有明显的优势，是风力发电行业中的一种重要技术进步。

140m风电机组混塔安装技术

罗新虎（山西省安装集团股份有限公司太原 030032）摘要：全球范围内高塔筒技术路线根据风能、各地区风切变指数，主要有全钢柔性塔筒、砼钢混合塔筒以及全混凝土三种。

本文结合施工场地情况，采用砼钢混塔风电机组安装技术，通过基础交接验收、前期准备、组装拼装平台、混塔地面组装、高空吊装，实现高质量、高效率安装混塔，为后续同类型风电机组混塔安装提供借鉴参考。

关键词：砼钢混塔风电机组施工工艺预应力施工中图分类号：TU745.4 文献标识码：B 文章编号：1002-3607（2023）10-0006-05140m风电机组混塔安装技术随着风电市场重心的转移，我国中东部的低风速区域拥有巨大开发潜力。

和拥有优质风资源的“三北”相比，我国平原地区风资源普遍具有低风速、高切变的特点。

而此类地区平均风速较小，受地表粗糙度和大气垂直稳定度等因素影响，区域内风切变指数较大[1]。

为获得较为理想的收益，通常采用增高塔筒高度和增加叶片长度实现对风能资源的充分利用，提升发电量。

全球范围内高塔筒技术路线主要有全钢柔性塔筒、砼钢混合塔筒以及全混凝土三种[2]，本文就砼钢混塔风电机组安装技术进行深入分析。

1 工程概况某风电场工程位于东部沿海某市，场址范围总面积约7.6km2，场内海拔高度在8～10m。

场区地貌类型属平原，整个场区起伏不大，场区对外交通较为便利。

该风电场建设容量30MW，单机容量3MW，轮毂中心高度为140m，下部混塔83.16m分27段组成，上下钢塔54.185m分 2段组成，主要部件尺寸及重量见表1。

140m风电混塔施工工序复杂，涉及管片预制、运输、拼装、吊装、预应力张拉等多道工序，无成熟的工程经验和行业标准参考借鉴。

2 混塔安装工艺2.1 基础验收混塔平面布置图见图1。

检查基础施工文件，主要包括施工验收合格文件；对轴线坐标、标高、水平度实际偏差进行复测；核查基础接地电阻测试报告、混凝土强度报告、基础沉降报告等；检查基础接地系统是否已按图纸设计施工完成并检测合格；基础预埋件定位尺寸检查；使用扫帚或压缩空气机对风机基础内、外侧及法兰或锚板面进行清理。

140m钢-混凝土混合风力发电机塔筒预应力技术研究

第46卷第22期2019年11月工程技术Engineering and Technology建筑技术开发Building Technology Development 140 m钢混凝土混合风力发电机塔筒预应力技术研究许千寿(深能南京能源控股有限公司，南京210000 )[摘要]我国是消耗能源大国，为了减少对非可再生资源的利用从而避免对环境造成巨大污染，风力发电作为一种可再生的清洁能源被各国日益重视并大力发展，随着风电机的容量增加，需增加其支撑的塔筒高度来获取更多的风能，这就对风电机塔筒的设计有了更高的要求，使其具有足够的强度和刚度来抵抗地震荷栽与风荷载，同时对施工工艺有了更加严格的要求，施工的难度系数变大。

结合深能高邮东部风场140m高钢-混凝土混合风电塔筒的预应力混凝土的结构特点，详细分析了预制混凝土塔筒拼装方法与其预应力工程施工过程中的关键点和难点，包括预应力孔道的留设与布置、锚固段的设置、张拉方式和张拉位置的选择、张拉伸长值的确定和校核、张拉后切割长度值得确定和封裏方法等，可为类似工程的实施提供参考和借鉴。

[关键词]风力发电塔筒；预制；干缝；预应力[中图分类号]TU375 [文献标志码]B[文章编号]1001-523X (2019) 22-0096-03Research on Prestressing Technique of A 140 m Steel-concrete Wind TowerXu Qian-shou[Abstract]China is a major energy-consuming country.In order to reduce the use of non-renewable resources and avoid huge pollution to the environment,wind power is increasingly recognized and developed by countries as a renewable and clean energy.As the capacity of wind turbines increases*it needs to Increasing the height of the tower to support it to obtain more wind energy,which has higher requirements for the design of the wind turbine tower,so that it has sufficient strength and rigidity to resist earthquake loads and wind loads,and at the same time more stringent requirements,the difficulty of construction becomes bined with the structural characteristics of the prestressed concrete section of the 140-meter-high steel-concrete hybrid wind tower of the advanced wind farni in the deep energy,this paper analyzes in detail the key points in the construction process of the precast concrete tower and the construction process of the prestressed project.And difficulties,including the retention and arrangement of prestressed tunnels,the setting of anchoring sections,the selection of tensioning and tensioning positions,the determination and checking of tensile elongation values,the length of post-tensioning and the method of encapsulation etc.,can provide reference and reference for the implementation of similar projects.[Keywords]wind power tower；precast ；dry joint ；prestressi工程概况深我国是世界上最大的发展中国家，同时也是能源消费大国，在过去的很长一段时间里一直在大量消耗不可再生资源如煤、石油、天然气等。

一种分片预制式风电机组预应力混凝土塔筒[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810181334.1(22)申请日 2018.03.06(71)申请人中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司地址 310014 浙江省杭州市潮王路22号(72)发明人孙杏建　汤群益　张栋梁　俞华锋　李天昊　王飞　金俊武　楼巍　陈金军　苏杭　(74)专利代理机构浙江杭州金通专利事务所有限公司 33100代理人刘晓春(51)Int.Cl.F03D 13/20(2016.01)(54)发明名称一种分片预制式风电机组预应力混凝土塔筒(57)摘要本发明提供了一种分片预制式风电机组预应力混凝土塔筒，该混凝土塔筒由若干圆台形预制塔筒段竖向连接而成，分段方式为水平分段；每一段塔筒段由多片圆弧形预制混凝土分片环向连接而成，分片方式为竖向分片，塔筒段拼接成环后，采用逐段吊装的方式错缝安装；整个混凝土塔筒拼接后呈高耸圆台形。

本发明设计合理、施工简单、运输方便、连接牢固、造价低廉、可批量流程化施工建造。

权利要求书1页说明书3页附图3页CN 108301983 A 2018.07.20C N 108301983A1.一种分片预制式风电机组预应力混凝土塔筒，其特征在于：该混凝土塔筒由若干圆台形预制塔筒段竖向连接而成，分段方式为水平分段；每一段塔筒段由多片圆弧形预制混凝土分片环向连接而成，分片方式为竖向分片，塔筒段拼接成环后，采用逐段吊装的方式错缝安装，整个混凝土塔筒拼接后呈高耸圆台形。

2.根据权利要求1所述的一种分片预制式风电机组预应力混凝土塔筒，其特征在于：混凝土塔筒除顶段外，各段壁厚均在300mm ~500mm之间；底段混凝土塔筒开设门洞，方便人员进出及设备搬运，塔筒基础设计成中空圆盘式以预留钢绞线张拉锚固空间；顶段塔筒壁厚按一定比例缓慢过渡，保证顶部端面壁厚显著大于筒身壁厚，用此作为预应力钢绞线和螺栓组件的锚固端，顶段预制混凝土塔筒段预留钢绞线埋管，并在顶面预设锚固装置。

风力发电塔预应力锚栓基础环向预应力加固方法研究

图1基础形状和尺寸 11
No. 4 Dec. 2019
GEZHOUBA GROUP SCIENCE & TECHNOLOGY
Serial No. 132
础开裂的原因。基底半径ri为8.9m,柱墩半径r2为 4.0m,底板厚度hi为1.8m,斜面高度h2为0.9m,台阶至地面高度h3为0. 3m,柱墩高出地面高度h4为 1. 55m o 3.1有限元模型
2019年12月第4期
葛洲坝集团科技
总第132期
风力发电塔预应力锚栓基础环向预应力加固方法研究
徐军1、冯又全2 1.中国葛洲坝集团电力有限责任公司 2.上海风畅土木工程技术有限公司
摘要：文章以某风力发电场项目风机基础开裂加固处理为例，通过采取有限单元法分析模型对风机基础力学性能进行分析研究，找出了风机预应力锚栓基础开裂原因并总结了风力发电塔预应力锚栓基础环向预应力加固方法。关键词：风机基础；预应力锚栓；加固方法
图2三维有限元模型
图3基础配筋网格划分示意图
表1 混凝土物理力学参数混凝土强度等级弹性模量（MPa）泊松比抗拉强度（MPa）抗压强度（MPa）
密度（kg/m3）
C40
32500
0.2
2.39
钢筋种类
表2 密度(kg/nP)
钢筋物理力学参数弹性模量（MPa）
HPB300
7850
00
HRB400
1前言
风机基础是保证风力发电机组安全稳定运行的重要因素。风电机组运行时，作用在叶片上的空气动力、惯性力和弹性力等交变荷载通过塔架传到基础，使得基础的受力非常复杂。常见的风机基础有埋入式基础环和预应力锚栓两种形式。基础环基础是将与底部塔筒通过法兰相连的基础环埋入混凝土中，在上部结构传递下来的倾覆力矩下，由于钢环与混凝土两种材料性能不同，钢环与混凝土间变形不能协调一致，很多工程项目中的基础环基础在风机运行一段时间后即产生较明显滑移。预应力锚栓基础是将锚栓笼预埋在混凝土基础中，塔架底部塔筒通过预埋锚栓与混凝土基础相连，通过对锚栓施加预应力保证连接部位刚度，这种形式从受力机理上可以避免基础环基础的质量通病。但是在实际工程中由于种种原因，预应力锚栓基础仍然出现了一些开裂问题。本文以某一实际工程为例，通过数值分析研究预应力锚栓基础开裂原因并给出相应的加固措施。

预制风电混凝土塔筒领域技术研究报告

预制风电混凝土塔筒产业领域技术研究报告一、风电混凝土塔筒产业领域概况根据全球风能理事会（GWEC）统计，2013年全球风电装机新增35.467GW，2022年全球风电新增达到77.6GW，其中陆上风电装机68.8GW，到2050年，年新增市场达到208GW，累计市场容量达5,806GW。

我国风电场建设始于20世纪80年代，在其后的十余年中，经历了初期示范阶段和产业化建立阶段，装机容量平稳、缓慢增长。

自2003年起，随着国家发改委首期风电特许权项目的招标，风电场建设进入规模化及国产化阶段，装机容量迅速增长。

特别是2006年开始，连续四年装机容量翻番，形成了爆发式的增长，风电累计装机容量占全球比重从2000年的约2%增长至2019年的约36%，远超过全球平均水平，已成为全球风力发电规模最大、发展最快的市场。

据GWEC估计，2022—2027年中国新增风电装机量占全球新增风电装机量的比重将始终保持在40%以上，到2026年中国风电年新增装机将超过60GW，其中陆上风电超过50GW。

前瞻预计，2027年中国风电新增装机规模进一步提高至66GW左右，2023—2027年新增装机容量复合增速约5.64%。

苏州混凝土水泥制品研究院有限公司2016开始依托《预制拼装式混凝土风电塔架工程化关键技术研究开发》项目开展预制混凝土风电塔筒相关研究，目前已完成C80、C95级超早强自密实风电塔筒管片制备成套技术研究、超高性能混凝土（C150级）风电塔筒管片制备成套技术研究、C80、C95级超早强自密实风电塔筒管片拼装用水泥基预混料成套技术研究，依托公司研发技术，建成140 m～170 m 级混凝土塔筒40套以上，累计混凝土用量超30000 m³。

2023年10月公司研发的采用超高性能混凝土（UHPC）技术生产的风电塔筒，成功应用于“风领新能源180米风机-涟水巨石风电项目”。

这是全球范围内UHPC150塔筒首次投入工程化应用，实现了我国风电行业在风机塔筒稳定性和安全性设计上的又一次飞跃。

预应力混凝土与钢结构混合型风电塔架转接段制作施工工法

预应力混凝土与钢结构混合型风电塔架转接段制作施工工法预应力混凝土与钢结构混合型风电塔架转接段制作施工工法一、前言:随着风力发电的快速发展，风电塔架的制作和施工工艺也在不断创新。

预应力混凝土与钢结构混合型风电塔架转接段制作施工工法是一种新型的施工工艺，能够有效增强风电塔架转接段的稳定性和承载能力。

本文将对该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例进行详细介绍。

二、工法特点:1. 高强度：采用预应力混凝土与钢结构混合的方式，充分发挥了两种材料的优势，使得风电塔架转接段具有较高的强度和刚度。

2. 轻量化：通过使用钢结构和合理的设计，减少了整体重量，降低了运输和安装难度。

3. 耐久性好：采用预应力混凝土和防腐处理的钢结构，能够提高风电塔架转接段的耐久性，延长使用寿命。

4. 施工周期短：采用预制构件和模块化的施工方式，能够减少施工时间，提高施工效率。

三、适应范围:预应力混凝土与钢结构混合型风电塔架转接段适用于各类风电塔架，尤其是较高的塔架，能够提供足够的承载能力和稳定性。

四、工艺原理:该工法的关键在于预应力混凝土和钢结构的结合。

在施工工法与实际工程之间，我们采取了以下技术措施：1. 设计优化：根据实际情况和设计要求，进行预应力混凝土和钢结构的结合，优化结构的稳定性和承载能力。

2. 施工工艺控制：通过合理的施工工艺控制，保证混凝土浇筑和钢结构安装的质量和准确性。

3. 检测和验收：在施工过程中，进行必要的检测和验收，确保工程质量符合设计要求。

五、施工工艺:1. 基础施工：首先进行基础的施工，包括地基处理、基础浇筑和预埋件的安装。

2. 钢结构制作：在基础完成后，进行钢结构的制作和预处理，包括焊接、防腐和喷漆等工艺。

3. 预应力混凝土浇筑：在钢结构制作完毕后，进行预应力混凝土的浇筑，采用模板支撑和钢筋布置的方式。

4. 施工验收：在预应力混凝土浇筑完成后，进行验收工作，检测结构的质量和稳定性。

装配式风电钢混塔筒中预应力系统的工艺要求

第40卷第9期山西建筑Vol.20No.9222-年5月SHANXI ARCHITECTURE May.2221・-・DOI：10.13719/kO1009-6525.2021.09.033装配式风电钢混塔筒中预应力系统的工艺要求★边杰1余洁2*陈庆5（-■华电河南新能源发电有限公司，河南郑州4524462.重庆大学土木工程学院，重庆440445；3.中国船舶重工集团海装风电股份有限公司，重庆400445）摘要:装配式钢混塔筒上部为钢塔筒，下部为预制混凝土塔筒。

但由于混凝土开裂等特性，需要在混凝土塔筒中采用预应力系统,提高混凝土开裂荷载，并改善混凝土塔筒在疲劳荷载作用下的受力性能。

基于《混凝土结构设计规范》中的相关规定，对装配式风电钢混塔筒中预应力系统的工艺要求进行简要的介绍。

关键词：装配式,风电钢混塔筒，预应力系统，工艺要求中图分类号:TU700文献标识码：A文章编号：1029-6825（2221）29-0291-231概述随着风力发电技术的快速进步,单机容量的加大，叶片尺寸的增加,人们对塔架高度的要求也在增加。

风机的平均高度从最初的3叫发展到现在的70叫80叫甚至达到150m〔3。

若仍然采用纯钢结构塔筒,过高的塔筒高度会导致钢结构塔筒发生折断破坏,从而使混凝土塔筒的应用逐步得到推广。

鉴于目前风电塔筒的施工环境较为恶劣,导致混凝土结构的施工质量无法得到保证。

因此提出了体外预应力装配式钢混塔筒结构形式,有效保证混凝土塔筒施工质量的同时能够明显提高施工效率。

体外预应力装配式钢混塔筒结构下部为混凝土塔筒,上部为钢塔筒。

混凝土塔筒采用工厂分片预制的管片,运输到现场后进行拼装和接缝处灌浆。

为了保证混凝土管片之间的整体工作性能以及混凝土的开裂、疲劳性能［2］,采用体外后张预应力工艺对混凝土塔筒进行整体张拉,使预制混凝土塔筒在风荷载以及地震荷载的耦合荷载作用下保持良好的工作性能。

混凝土塔筒可采用4片或8片的形式进行拼装,预制混凝土管片可在原工厂加工，也可在现场搭设临时工厂进行加工。

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１４］，钢筒段局部稳定约束条件由烟囱设计规范［可表示为：
架和钢塔架整体结构进行了结构比较分析，说明钢－混凝土组合塔架可以克服山区交通不便、难以运输
４］牛家兴对预应力混凝土与钢组合塔架的的问题［．研究表明，预应力混凝土与钢组合塔架克服了传统
１２１１，，ｕＬＩＺＣＨＥＸＵＢｂｉｉｎｅＮＨｏｎｎ－ｙ－ｇｇ，
，Ｈ，，Ｈ；（ｕｎａｎＵｎｉｖＣｈａｎｓｈａｕｎａｎ１００８２，ＣｈｉｎａＣｏｌｌｅｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎ１．４ｇｇｇｇ，，，Ｈ，）ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓＨｕｎａｎＵｎｉｖＣｈａｎｓｈａｕｎａｎ４１００８２ＣｈｉｎａＬａｂｏｎＤａｍａｅＤｉａｎｏｓｉｓｆｏｒＥｎｉｎｅｅｒｉｎ２．ＨｕｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｇｇｇｇｇｙ
以某２ＭＷ传统钢筒结构风电塔架为对象，采用预应力混凝土－钢组合塔架结摘要：并对组合塔架结构的两塔段进行优化．以造价为目标函数，在塔架几何构取代原钢筒结构，外形不变的情况下，考虑预应力混凝土与钢塔段的强度、刚度、稳定性、疲劳以及自振频率、顶部最大位移等约束条件，借助改进的粒子群优化算法，对预应力混凝土和钢塔段的高度及其截面尺寸进行优化．结果表明，采用粒子群算法对预应力混凝土－钢组合塔架两个塔段进行优化后，在满足各项约束条件的前提下，组合塔架结构形式的造价比传统钢塔架造价降低约２７％．关键词：组合风电塔架；结构优化；改进的粒子群算法；钢筒风电塔架中图分类号：３９８．９；ＴＭ６１４文献标识码：ＴＵＡ
：ｓｔｂｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｒｏｏｓｅｄｔｏｒｅｌａｃｅａｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ２ｓｔｒａｃｔＡｅｅｌｈｂｒｉｄｔｏｗｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓＡ－ｐｐｐｐｙｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅＭＷｓｔｅｅｌｔｕｂｕｌａｒｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｔｏｗｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｈｅｉｈｔａｎｄｓｅｃｔｉｏｎｓｉｚｅｏｆｔｈｅ－ｐｇ，ｓｔａｒｔｉａｌｓｗａｒｍｏｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｌｏｒｉｔｈｍｗｈｅｒｅｔｈｅｃｏｓｔｗａｓｅｅｌｈｂｒｉｄｔｏｗｅｒｗｅｒｅｏｔｉｍｉｚｅｄｂａｎｕｄａｔｅｄｙｐｙｐｇｐｐ，ｔａｋｅｎａｓｔｈｅｏｔｉｍａｌｏｂｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｎｃｌｕｄｉｎｔｈｅｓｔｒｅｎｔｈ，ｓｔａｂｉｌｉｔａｎｄｐｊｇｇｙ，，ｔｈｅｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｔｈｅｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅａｎｄｓｔｅｅｌｔｕｂｕｌａｒｓｅｍｅｎｔｓａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｆａｔｉｕｅｎａｔｕｒａｌｆｒｅｕｅｎ－ｐｇｇｑ，，ｃａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｔｏｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈｂｒｉｄｔｏｗｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｅｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｂｕｔｔｈｅｓｈａｅｏｆｔｈｅｙｐｙｐｔｏｗｅｒｗａｓｋｅｔｕｎｃｈａｎｅｄ．Ｔｈｅｏｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｏｔａｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｃｏｓｔｏｆｔｈｅｒｅｓｐｇｐｐ－ｔｒｓｔｅｓｓｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｅｅｌｈｂｒｉｄｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｔｏｗｅｒｓａｔｉｓｆｉｎａｌｌｏｆｔｈｅｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓｉｓａｂｏｕｔ２７－ｙｙｇ％ｌｅｓｓｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｓｔｅｅｌｔｕｂｕｌａｒｗｉｎｄｔｏｗｅｒ．：；；；Ｋｅｗｏｒｄｓｈｂｒｉｄｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｔｏｗｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｏｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍｏｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ（ＰＳＯ）ｙｐｐｐｙｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｓｔｅｅｌｔｕｂｕｌａｒｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｔｏｗｅｒ
DOI:10.16339/ki.hdxbzkb.2016.07.004
ＧｅｏｍｅｔｒＯｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｎＰｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅｙｐａｎｄＳｔｅｅｌＳｅｍｅｎｔｓｏｆＷｉｎｄＴｕｒｂｉｎｅＴｏｗｅｒｓｇ
第４３卷第７期２０１６年７月
湖南大学学报（自然科学版）（）ｕｒｎａｌｏｆＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＪｏｙ
Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．７Ｊｕｌ．２０１６
（）文章编号：７４７４２０１６０７２５１６２９０００７－－－
预应力混凝土－钢组合风电塔架塔段优化研究＊
２，许斌１，李泽宇１，陈洪兵１
（湖南长沙４００８２；１１．湖南大学土木工程学院，）湖南长沙４２．湖南大学工程结构损伤诊断湖南省重点实验室，００８２１
２６
自然科学版）湖南大学学报（
１６年２０
年来我国风电场建设发展迅速．对于我国能源相对短缺的湖南、贵州、云南等南方省份，风资源大多分布在交通不便的山区．风电塔架作为水平轴风力发电机组的下部支撑，是风机的重要组成部分．兆瓦级传统钢结构风电塔筒的底截面直径一般超过４ｍ，接近一些国家公路运输容许的最大宽度和高度，因，此传统钢塔筒的运输非常困难而且运输费用高．特别是南方山区风场建设中，重量大、长度长的钢制塔筒的运输越发困难而且危险性高．此外为了建设上山道路必须花费大量额外资金，大大增加了风电场建设的成本．由于混凝土结构可以现浇或者预制，因此采用钢筋混凝土或者预应力混凝土代替部分钢结构，形成钢筋混凝土或者预应力混凝土－钢组合风电塔筒结构是有效的解决之道．ｉｎｈ等的研究表明预应Ｓｇ力钢筋混凝土风电塔架的设计比全钢塔架具有更大
３］的灵活性［．Ｓｅｉｄｅｌ对已经建成的钢－混凝土组合塔
１预应力混凝土－钢组合塔架结构优化约束条件
风荷载作为风电塔筒所受荷载均为偏心荷载，［１３］由于其不确定风机塔架设计的重要荷载之一，性，根据相关设计规程规定，需要对４种不同风速（平均风速、额定风速、切出风速以及暴风风速）下的塔筒受力进行计算．结构设计必须满足钢塔架以及预应力混凝土塔段的强度、刚度和稳定性要求．本文以强度、刚度和稳定性作为约束条件进行结构的优化求解．１．１筒段约束条件１．１局部稳定１．
ＮｉＭｉ（）１＋ｃｔ．ｒ ≤σ ＡｎＷｎｉｉ式中：Ｍｉ为塔架水平计算截面的最大弯矩设计值；Ｎｉ为相应轴向压力或轴向拉力设计值；Ａｎｉ为计算截面处的净截面面积；Ｗｎｉ为计算截面处的净截面抵抗矩；抗压和拉弯强度设计值；ｆｔ为钢材抗拉、