凭借多阶段式预应力的模块式风力塔.pdf

1、10申请公布号CN103573007A43申请公布日20140212CN103573007A21申请号201310337020322申请日20130805102012008671620120808KRE04H12/1620060171申请人韩国海洋科学技术院地址韩国京畿道72发明人韩宅希元德喜朴佑善尹吉林74专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司11127代理人党晓林王小东54发明名称凭借多阶段式预应力的模块式风力塔57摘要本发明凭借多阶段式预应力的模块式风力塔由多个模块通过内部的预应力筋腱被预加应力而层叠组装成风力塔，上述模块包括多个层叠模块，内部贯穿有预应力筋腱；多个拉伸模块，具有其内部

2、贯穿有预应力筋腱并且把预应力筋腱加以拉伸安置的拉伸引入部。30优先权数据51INTCL权利要求书1页说明书6页附图6页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图6页10申请公布号CN103573007ACN103573007A1/1页21一种凭借多阶段式预应力的模块式风力塔，多个模块通过内部的预应力筋腱被预加应力而层叠组装成风力塔，其特征在于，上述模块包括多个层叠模块，内部贯穿有预应力筋腱；多个拉伸模块，具有其内部贯穿有预应力筋腱并且把预应力筋腱加以拉伸安置的拉伸引入部。2根据权利要求1所述的凭借多阶段式预应力的模块式风力塔，其特征在于，上述模块包括构成本体的

3、混凝土部、位于上述混凝土部内部的中空部、在上述混凝土部让预应力筋腱贯穿的多个预应力孔；形成于上述拉伸模块的拉伸引入部则包括在上述中空部的内周缘与上述预应力孔连通地形成的安置孔；与上述安置孔连通并且在上述中空部的内周缘突出地形成的安置端。3根据权利要求2所述的凭借多阶段式预应力的模块式风力塔，其特征在于，在上述拉伸模块中位于最上端的最上端模块，预应力筋腱只贯穿安置孔并且在被施加了预应力的状态下被安置在上述安置端。4根据权利要求3所述的凭借多阶段式预应力的模块式风力塔，其特征在于，上述最上端模块在上端部朝上端突出地形成多个连接棒而与上部结构物紧固。5根据权利要求2所述的凭借多阶段式预应力的模块式风

4、力塔，其特征在于，上述模块在上述混凝土部的外周缘或上述中空部的内周缘由约束管构成外管部或内管部。6根据权利要求5所述的凭借多阶段式预应力的模块式风力塔，其特征在于，上述模块在上、下层叠的模块中间配置具备H状截面的连接器并组装在模块之间。7根据权利要求6所述的凭借多阶段式预应力的模块式风力塔，其特征在于，上述连接器为H状截面并且在上部面形成上夹槽而下部面则形成下夹槽，在上述上夹槽形成多个上突突起而在上述下夹槽形成多个下突突起，其内部形成贯穿上述上突突起及上述下突突起的灌注道，各模块的混凝土部在上、下表面各自形成有与上述上突突起及上述下突突起相向的多个安置孔，形成通过上述灌注道充填到上述安置孔的灌

5、浆并组装在上、下模块之间。权利要求书CN103573007A1/6页3凭借多阶段式预应力的模块式风力塔技术领域0001本发明涉及一种凭借预应力PRESTRESS的模块式风力塔，更详细地说，本发明凭借多阶段式预应力的模块式风力塔在层叠组装了模块的风力塔的多个地点施加预应力而防止应力集中，在模块的中空部施加预应力并予以安置而能够轻易地进行重新施加预应力等维护管理。背景技术0002一般来说，风力塔作为风力发电机的主要结构物而支撑风轮叶片与机舱，主要由钢管制成。尤其是，大型钢管的风力发电塔经过许多焊接过程后通过复杂的制作工艺制成。亦即，在制作大型钢管的风力塔时由于受到自重等因素的影响而使得施工性显著地

6、下降。何况，由于基于该大型钢管的风力塔的趋势是安装在海上而面临着腐蚀之类的耐久性问题。0003另一方面，随着该大型风力塔的发电机容量增加而使得叶片长度变长，支撑该叶片与机舱的塔的规模也日益增大。随着风力塔的增大，也要按照其增大量而设计成能够承受其垂直荷重、横荷重及弯矩等荷重。0004以现有钢管为例，在施工该大型风力塔时随着截面增加而提高自重，所提高的自重则造成施工难度及非经济性等问题。0005为此，专利注册第713692号等文献揭示了在工厂制作出内部受到约束的中空混凝土充填单元后在现场层叠该单元并且以对预应力筋腱预加应力的方法施工桥墩的技术，现在则进行着把该技术应用到风力塔的研究。0006如前

7、所述地层叠单元并且在层叠的单元的最上端部分对预应力筋腱进行预加应力后加以固定，但该方法的实效性会随着塔的高度增加而降低。亦即，在最上端部分对预应力筋腱施加预应力时会在最上端与下端固定部发生较大的应力集中而导致局部破坏。0007而且，当施工后随着预应力损失而需要重新施加预应力时，如前所述地只在最上端对预应力筋腱施加预应力的话，就会因为和发电机组TURBINE之类的上部结构物发生干涉而不易重新施加预应力。0008先前技术文献0009专利文献0010专利文献0001专利注册第713692号发明内容0011解决的技术问题0012为了解决上述现有技术的问题，本发明的目的是提供一种风力塔，通过模块施工大型

8、风力塔时按照多个阶段施加预应力以防止应力集中，施工后容易进行重新施加预应力之类的作业，从而大幅提高了维护管理的便利性。0013解决问题的技术方案说明书CN103573007A2/6页40014为了达到上述目的，本发明凭借多阶段式预应力的模块式风力塔由多个模块通过内部的预应力筋腱被预加应力而层叠组装成风力塔，上述模块包括多个层叠模块，内部贯穿有预应力筋腱；多个拉伸模块，具有其内部贯穿有预应力筋腱并且把预应力筋腱加以拉伸安置的拉伸引入部。0015而且，上述模块包括构成本体的混凝土部、位于上述混凝土部内部的中空部、在上述混凝土部让预应力筋腱贯穿的多个预应力孔；形成于上述拉伸模块的拉伸引入部包括在上述

9、中空部的内周缘与上述预应力孔连通地形成的安置孔；与上述安置孔连通并且在上述中空部的内周缘突出地形成的安置端。0016另一方面，在上述拉伸模块中位于最上端的最上端模块，预应力筋腱只贯穿安置孔并且在被施加了预应力的状态下被安置在上述安置端。0017而且，上述最上端模块在上端部朝上端突出地形成多个连接棒而与上部结构物紧固。0018另一方面，上述模块在上述混凝土部的外周缘或上述中空部的内周缘由约束管构成外管部或内管部。0019而且，上述模块在上、下层叠的模块中间配置具备H状截面的连接器并组装在模块之间。0020进一步地说，上述连接器为H状截面并且在上部面形成上夹槽而下部面则形成下夹槽，在上述上夹槽形成

10、多个上突突起而在上述下夹槽形成多个下突突起，其内部形成贯穿上述上突突起及上述下突突起的灌注道，各模块的混凝土部在上、下表面各自形成有与上述上突突起及上述下突突起相向的多个安置孔，形成通过上述灌注道充填到上述安置孔的灌浆GROUT并组装在上、下模块之间。0021有益效果0022凭借如前所述的构成内容，本发明可以发挥出下列效果。0023第一、以模块层叠方式组装风力塔时按照多阶段方式施加预应力而得以克服应力集中的结构性缺陷。0024第二、利用形成于模块的中空部拉伸并安置预应力筋腱，施工后容易重新施加预应力，可以不受风力塔的上部结构物影响地重新施加预应力，可以只针对需要增强的区段重新施加预应力而有利于

11、维护管理。附图说明0025图1A及图1B是作为本发明凭借多阶段式预应力的模块式风力塔的一构成要素的模块的基本例的侧剖视图。0026图2A到图2C是本发明凭借多阶段式预应力的模块式风力塔的安装例概略图。0027图3是本发明凭借多阶段式预应力的模块式风力塔的最上端模块概略图。0028图4A及图4B是作为本发明凭借多阶段式预应力的模块式风力塔的一构成要素的模块的各实施例的侧剖视图。0029图5是本发明凭借多阶段式预应力的模块式风力塔中上、下模块之间的接合部紧固装置概略图。0030说明书CN103573007A3/6页50031110模块120预应力筋腱0032130内管部140外管部具体实施方式00

12、33本发明凭借多阶段式预应力的模块式风力塔由多个模块通过内部的预应力筋腱被预加应力而层叠组装成风力塔，上述模块包括多个层叠模块，内部贯穿有预应力筋腱；多个拉伸模块，具有其内部贯穿有预应力筋腱并且把预应力筋腱加以拉伸安置的拉伸引入部。0034亦即，本发明把模块加以层叠构成风力塔并且在多个层叠模块中间配置多个拉伸模块，因此不仅在最上端施加预应力，还按照多阶段方式施加预应力而得以防止应力集中在特定部位，从而获得结构性稳定度。0035而且，上述模块包括构成本体的混凝土部并且在上述混凝土部内部形成中空部，上述混凝土部形成有让预应力筋腱贯穿的多个预应力孔，形成于上述拉伸模块的拉伸引入部包括在上述混凝土部的

13、内周缘与上述预应力孔连通地形成的安置孔、与上述安置孔连通并且在内周缘突出地形成的安置端较佳。如前所述，本发明在各模块形成中空，而且拉伸模块更在内周缘具备拉伸引入部，因此施工后能够轻易地重新施加预应力。0036而且，在上述拉伸模块中位于最上端的最上端模块预应力筋腱只贯穿安置孔并且在被施加了预应力的状态下被安置在上述安置端，因此可以在最上端模块不受上部结构物影响地轻易地进行重新施加预应力等作业。0037而且，上述最上端模块在上端部朝上端突出地形成多个连接棒而与上部结构物紧固，从而能够与上部结构物也以组装型构成。0038另一方面，上述模块可以在上述混凝土部的外周缘或内周缘构成约束管而包括内部混凝土部

14、、在上述混凝土部的外周缘或内周缘构成的外管部或内管部。亦即，本发明的上述模块可以包括中空型的钢筋混凝土、中空型的内部约束钢筋混凝土、中空型的内、外部约束混凝土。0039如前所述，本发明在构成混凝土部时在对于弯曲强度等因素贡献较少的内部形成中空部而减少了材料及自重。此时，上述混凝土部由钢筋混凝土构成较佳。而且，本发明可以利用内管部约束上述中空部，此时上述混凝土部也是由钢筋混凝土构成较佳。0040而且，本发明通过内管部约束上述中空部或者还在上述混凝土部的外周缘利用外管部予以约束而得以成倍地增加强度及延性。而且，利用FRP材质构成上述内管部或外管部而得以防止混凝土因为盐分而劣化的现象，进一步获得结构

15、性稳定度。此时，上述混凝土部由钢筋混凝土/混凝土构成较妥当。0041亦即，近来由于风力塔的大型化而要求能够收容更大弯矩与横位移的风力塔结构，为了承受较大弯矩而采取了内部形成中空以减少自重的截面，该中空所导致的延性能力的下降则由外管部或内管部予以约束而防止脆性破坏。而且，该结构还能防止局部挫屈。0042下部面结合附图图1A到图5与实施例详细说明本发明的构成。0043本发明凭借多阶段式预应力的模块式风力塔100涉及一种由多个模块通过内部的预应力筋腱被预加应力而层叠组装的风力塔。0044本发明中模块100如图1A及图1B所示地由层叠模块110A与拉伸模块110B构成，说明书CN103573007A4

16、/6页6如图2A至图2C所示，层叠上述层叠模块110A时在上述层叠模块110A之间配置上述拉伸模块110B地构成本发明的风力塔100。0045上述层叠模块110A与拉伸模块110B都在内部由多个预应力筋腱贯穿并且由上述拉伸模块110B在各高度把贯穿的预应力筋腱中的一部分加以拉伸并安置。亦即，本发明把模块110加以层叠构成风力塔并且在多个层叠模块110A中间配置多个拉伸模块110B，因此不仅在最上端施加预应力，还按照多阶段方式施加预应力而得以没有应力集中地、高效地实现预加应力，从而得以获得结构性稳定度。0046为此，上述模块110包括中空部111，在构成本体的混凝土部112上形成允许预应力筋腱1

17、20贯穿的多个预应力孔113。上述混凝土部112可以由钢筋混凝土构成，附图中省略了配置在内部的钢筋。而且，上述混凝土部112的形状可以是六面体、圆筒形等，本发明不限制其形状。0047上述拉伸模块110B如图1B所示地还具备拉伸引入部114、115，上述拉伸引入部114、115则由安置孔114及安置端115构成。上述安置孔114在上述混凝土部112的内周缘连通上述预应力孔113地形成。而且，上述安置端115在上述混凝土部112的内周缘突出地形成并且与上述安置孔114连通。亦即，让上述拉伸模块110B中贯穿预应力孔113的多个预应力筋腱120中的一部分通过上述安置孔114暴露于上述中空部111，把

18、如此暴露的预应力筋腱120加以拉伸并安置于上述安置端115，从而仅对预应力筋腱120中的一部分施加预应力。如前所述地在拉伸模块110B通过中空部111针对一部分预应力筋腱120施加预应力时，施工后在预应力损失之类的现象能够轻易地重新施加预应力，也可以只针对整体风力塔100中可能出现问题的一部分区段重新施加预应力，从而得以高效率地运用。0048图2A至图2C图示了本发明风力塔100的安装例，图2A至图2C图示了通过3次预加应力而完成风力塔100的实施例，当然其次数根据拉伸模块110B的数量而不同。如图2A至图2C所示，本发明的风力塔100首先在地基10上安装多个预应力筋腱120，让预应力筋腱12

19、0贯穿上述层叠模块110A一定高度地层叠组装。之后，在上层的层叠模块110上部层叠拉伸模块110B，在此，让一部分预应力筋腱120贯穿预应力孔113，其余的预应力筋腱120则通过上述安置孔114在上述中空部111施加预应力而安置于上述安置端115。如此就能在层叠的模块110引入初步预应力。0049之后，只针对贯穿上述拉伸模块110B的预应力筋腱120让层叠在其上部的层叠模块110A被贯穿地层叠，层叠模块110A层叠组装到一定高度时在上端层叠拉伸模块110B，按照前面提到的同一方法对预应力筋腱120中的一部分施加预应力而安置。0050之后，同样地只针对贯穿上述拉伸模块110B的预应力筋腱120而

20、让层叠在其上部的层叠模块110被贯穿地层叠到设计高度，在上述拉伸模块110B中位于最上端的最上端模块110C，让贯穿了层叠在下部的层叠模块110A的预应力筋腱120整体贯穿上述安置孔114而在上述中空部111施加预应力并安置于上述安置端115。如前所述地，在最上端模块110C让所有的预应力筋腱120在上述中空部111安置于上述安置端115而能够不受上部结构物影响地进行重新施加预应力等作业。0051较佳地，上述最上端模块110C如图3所示地在上端部有多个连接棒117朝上端突出地构成并且凭借螺丝结合之类的方式与发电机组TURBINE支撑架等上部结构物20紧固。亦即，本发明的风力塔100不仅其本身以

21、组装型构成，与其连接的上部结构物20也以组说明书CN103573007A5/6页7装型构成，从而让其施工进一步地简易化。如图3所示，上述连接棒117凭借带状钢筋116坚固地配置在上述最上端模块110B的上端部。0052另一方面，本发明还揭示了图4A及图4B所示其它实施例的模块110。图4A及图4B图示了层叠模块110A，但拉伸模块110B也能适用同样的实施例。0053首先，第一个实施例如图4A所示地在上述混凝土部112的内周缘，亦即在上述中空部111的内面以约束管进一步构成内管部130。上述内管部130约束上述混凝土部112而使得上述混凝土部112处于3轴压缩荷重下。这样就能形成混凝土部112

22、的中空部111而减轻自重并能够轻易地进行施工，还能附带地防止混凝土部112的中空部111截面的脆性破坏，不仅凭借上述内管部130的插入而增强弯矩刚性，还能减少截面、自重。0054而且，虽然图4A中没有图示，但拉伸模块110B在中空部111拉伸预应力筋腱120而在混凝土部112发生基于预加应力而来的应力导致局部破坏等现象，因此由上述内管部130在内部约束混凝土部112而得以防止该现象。0055而且，图4A图示了层叠模块110只包括内管部130及混凝土部112，此时虽然没有图示，但可以在混凝土部112上添加纵向钢筋及横向钢筋而凭借上述内管部130的约束力、纵向钢筋及横向钢筋的增强力而得以形成结构坚

23、固的模块。0056另一方面，第二实施例如图4B所示，在上述混凝土部112的内周缘，亦即在上述中空部111内面以约束管构成内管部130，还在上述混凝土部112的外周缘另外构成外管部140。如图4B所示，混凝土部112在中空部111的内周缘由内管部130予以约束，在混凝土部112的外周缘则由外管部140予以约束，从而得以增强刚性及延性。此时虽然没有图示，但同样地可以在混凝土部112添加纵向钢筋及横向钢筋。如前所述地构成内管部130及外管部140时，可以把内管部130及外管部140本身作为模具使用，因此在现场施工及制作预铸PRECAST件时能轻易地进行。0057另一方面，上述内管部130及外管部14

24、0使用钢制作而确保弯矩刚性较佳，但也可以根据情况而由具备耐蚀性及延性能力的FRP构成以抵抗腐蚀性环境。0058更佳地，在上述FRP添加增强材料而使用CFRPCARBON、AFRPARAMID、GFRPGLASS等，从而选择性地使用符合现场施工条件的材料较为妥当，而且使用上述FRP等材料时还能顺便减少自重而能够轻易地施工。0059另一方面，本发明的风力塔100如前所述地凭借多阶段地预加应力而把各模块之间加以接合，也能另行使用接合结构。首先，图1A及图1B所示模块110A,110B虽然没有图示，但也可以采取基于环氧树脂之类的粘结剂、抗剪键等实现模块之间的接合结构。0060而且，图4A所示模块110

25、虽然同样地没有图示，但也可以采取基于环氧树脂之类的粘结剂、抗剪键等接合结构，还能在内管部130之间采取螺丝结合、焊接之类的接合结构。0061而且，图4B所示模块110虽然同样地没有图示，但也可以采取基于环氧树脂之类的粘结剂、抗剪键等接合结构，还能在内管部130及外管部140之间采取螺丝结合、焊接之类的接合结构。0062另一方面，本发明在图5揭示了模块之间的接合结构的其它实施例，本实施例的接合结构150在各模块110的上、下模块的接合部配置具备H状截面的连接器CONNNECTOR151而组装在上、下模块之间。更具体地说，上述连接器151的截面为H形状说明书CN103573007A6/6页8并且在

26、上部面形成上夹槽152而使得层叠在上部的模块110的下端插入，其下部面形成下夹槽153而使得层叠在下部的模块110的上端插入。如前所述地让上、下模块110插入上述连接器151而得以凭借外侧支撑边154使得各模块110中接合部部分的外管部140得到支持，凭借内侧支撑边155使得内管部130得到支持。图5是图4B所示实施例的模块例，但不限于此。而且虽然附图没有图示，但上述连接器151应该形成多个贯通孔并且让预应力筋腱120贯穿。0063进一步地说，上述连接器151在上述上夹槽152形成多个上突突起156，在下夹槽153形成多个下突突起157，其内部则形成有从外侧支撑边154贯穿上突突起156及下突

27、突起157的灌注道158。凭借如此构成而在各模块110的混凝土部112形成相向于上述上突突起156及下突突起157的紧固孔159，通过上述灌注道158注入灌浆GROUTG而得以在上突突起156及下突突起157插入紧固孔159的状态下密实地充填灌浆G而坚固地粘结接合部。0064前文以本发明的实施例为例进行了说明，但本发明并不局限于上述内容，在本发明的的技术思想范畴内可以出现各种变形及修改，这对于本领域技术人员来说是非常明显的。因此本发明的技术范围不限于说明书所记载的内容而应该根据权利要求书决定。说明书CN103573007A1/6页9图1A说明书附图CN103573007A2/6页10图1B说明书附图CN103573007A103/6页11说明书附图CN103573007A114/6页12图3说明书附图CN103573007A125/6页13图4A说明书附图CN103573007A136/6页14图4B图5说明书附图CN103573007A14