專利名稱：風力發電預制鋼筋混凝土塔架頂推安裝方法
技術領域：
本發明涉及風力發電的塔架搭建領域，是風力發電預制鋼筋混凝土塔架頂推安裝方法。
背景技術：
全球能源緊張和環境氣候問題的嚴峻，促使各國日益重視對風能、太陽能、生物能等可再生能源的開發和利用。風力發電研究起步早、技術成熟，已成為可再生能源利用的重用途徑，尤其在最近幾年，風電裝機容量取得快速增長。我國風能蘊含豐富，其中陸地高度10 m處2.53億千瓦,50 m處可增加一倍；近海高度10 m處7.5億千瓦,50 m處約15億千瓦。截至2010年，我國風力發電達4473萬千瓦，已成為繼水電后最重要的可再生能源。內陸地區的風速通常比沿海地區低很多，為了給中低風速地區的風電場提供更多的發電量，風機供應商有兩種主要選擇:他們既可以選擇安裝具有更大風輪的風機，也可以把沒有改造過的機組安裝在更高的風塔上。高塔的選擇只需增加適度的投資，便可以大幅度的提高功率輸出。例如，在非沿海地區，輪轂高度每增加Im(限制范圍內)，增產幅度約為1%。更高的風塔還能提供其他優勢，如降低湍流影響、減少疲勞載荷、增加整機壽命、解決運輸限制、減少材料成本變動等。由于鋼塔架材料特性的局限和造價決定了高混凝土塔架的必然，現澆混凝土塔架施工期較長，難以滿足風場快速施工要求，預制混凝土塔架應運而生。針對剛塔架和預制混凝土塔架，傳統的安裝方式是利用大型起重設備起吊安裝，高空作業隱患較多，租用大型設備費用高，吊裝程序復雜，拼裝精度難控制，尋找一種能夠快速、準確和安全的預制混凝土塔架安裝方法，是預制混凝土塔架應用迫切需要解決的難點問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種風力發電預制鋼筋混凝土塔架頂推安裝方法，利用千斤頂在水平方向和豎直方向分別進行頂推，實現鋼筋混凝土塔架的搭建。本發明的技術方案是風力發電預制鋼筋混凝土塔架頂推安裝方法，其特征是:塔架是錐形圓筒的鋼筋混凝土結構，塔架共分為四個塔節，每個塔節高度一致，從塔架底部至頂部次為第一塔節、第二塔節、第三塔節和第四塔節；這種風力發電預制鋼筋混凝土塔架頂推安裝方法的具體實施步驟如下:
步驟1，水平軌道及滑動平臺的搭建；在基礎平臺上搭建水平軌道，水平軌道橫跨在塔架基礎上方，并由混凝土支撐梁支撐，軌道上設置滑動平臺，滑動平臺面積大于塔架的最大橫截面積；
步驟2，第四塔節平推；用起重機將第四塔節吊裝放置在滑動平臺上，滑動平臺沿水平軌道將第四塔節頂推至塔架基礎上方停止，使第四塔節的中心對齊塔架基礎中心；
步驟3，第四塔節豎推；第四塔節頂部設置有三根鋼索，每根鋼索與基礎平臺固定連接；在第四塔節底部安裝十字橫梁，并用四個豎向頂推的千斤頂支撐十字橫梁的四角；四個千斤頂向上頂推，并配合鋼索輔助使第四塔節向上豎推，豎推高度大于塔節高度；
步驟4，第三塔節平推；第四塔節豎推后，滑動平臺離開塔架基礎上方，返回原位，第三塔節置于滑動平臺上，并由滑動平臺平推至塔架基礎上方、第四塔節的正下方停止；
步驟5，第三塔節與第四塔節對接；第三塔節到位后，四個千斤頂同時收縮，使第四塔節下降，當第四塔節與第三塔節接觸后，利用基礎平臺在第三塔節底部進行體內預應力的張拉，保證第三塔節與第四塔節連接成整體；
步驟6，第三塔節與第四塔節豎推；第三塔節與第四塔節對接完成后，四個千斤頂收縮回原位，拆除第四塔節底部的十字橫梁，并將十字橫梁安裝在第三塔節的底部，然后四個千斤頂頂起十字橫梁的四角，使第三塔節與第四塔節一起向上豎推，并使豎推高度大于塔節高度；
步驟7，第二塔節的平推；第三塔節與第四塔節頂起后，利用滑動平臺裝載第二塔節，并將第二塔節平推至塔架基礎上方、第三塔節的正下方停止；
步驟8，第二塔節與第三塔節的對接；第二塔節到位后，千斤頂收縮，第三塔節與第四塔節下降，當第三塔節與第二塔節接觸后，利用基礎平臺在第而塔節底部進行體內預應力的張拉，保證第二塔節與第三塔節、第四塔節連接成整體；
步驟9，第二塔節、第三塔節與第四塔節豎推；將十字橫梁安裝在第二塔節的底部，并利用千斤頂使第二塔節、第三塔節與第四塔一起豎推，豎推高度大于塔節高度；
步驟10，第一塔節的平推；利用滑動平臺裝載第以塔節，并將第以塔節平推至塔架基礎上方、第二塔節的正下方停止；
步驟11，第一塔節與第二塔節的對接；第一塔節到位后，千斤頂收縮，第二塔節、第三塔節與第四塔節下降，當第二塔節與第一塔節接觸后，利用基礎平臺在第而塔節底部進行體內預應力的張拉，保證四個塔節連接成整體；
步驟12，塔架與基礎平臺對接；將十字橫架安裝在第一塔節的底部，利用千斤頂將塔架整體豎推，同時拆除軌道；然后千斤頂收縮使塔架落與塔架基礎對接，并拆除第一塔節底部的十字橫架；
步驟13，塔架體外索張拉；由第一塔節的進入門進入塔架內部進行預應力索的施工，然后拆除第四塔節外側的鋼索，整個施工結束。所述的第一塔節、第二塔節、第三塔節與第四塔節的內部頂端設置有檢修平臺，工作人員在檢修平臺上觀察塔節之間的對接，確保精確對接。所述的體內預應力用于塔節對接過程，體內預應力索設置為四束，塔節的混凝土筒壁設置有預應力索孔，孔直徑為70毫米。所述的體外預應力用于施工最后的塔架整體穩定，體外預應力索為八束，塔架內部安裝張拉。所述的滑動平臺的平推與四個千斤頂的豎推采用ZLD自動連續頂推系統。所述的第一塔節、第二塔節、第三塔節與第四塔節的底部設置有四個凹槽，十字橫梁通過凹槽安裝在每個塔節的底部。所述的塔架為錐形圓筒的鋼筋混凝土結構，總高60米，底部直徑8米，頂部直徑5米，混凝土筒厚度30厘米，混凝土標號C60 ;四個塔節的高度均為15米，第一塔節、第二塔節、第三塔節與第四塔節的重量分別是248.40噸、222.86噸、197.59噸和171.7噸。所述的水平軌道是高強鋼軌，寬0.5米、高0.4米，兩條軌道之間相距3.5米；支撐梁是鋼筋混凝土塊，頂寬6米、底寬8.309米、高2米，兩側斜坡的坡角為60°，厚度0.5米，混凝土標號C60 ;滑動平臺是由鋼構件焊接構成，平臺尺寸6米X8米，厚度0.5米，平臺底部設置有滑輪。所述的第四塔節頂部的三根鋼索的拉力為2000千牛；十字橫梁是十字鋼架，鋼架高0.5米、寬0.5米，抗拉強度值大于250兆帕；四個千斤頂為3500千牛級，每次起吊塔節的高度為16米。本發明的特點是通過平推和豎推兩種方式的結合避免了高空作業、同時實現塔架的快速搭建、降低了安裝的成本。
下面將結合實施例對本發明作進一步的說明:
圖1是塔架整體結構示意 圖2是塔架頂部剖面 圖3是塔架底部剖面 圖4是基礎平臺布置 圖5是第四塔節吊裝至滑動平臺示意 圖6是第四塔節的平推示意 圖7是第四塔節的拉索安裝示意 圖8是第四塔節的十字橫架安裝示意 圖9是第四塔節的千斤頂安裝示意 圖10是第四塔節的豎推示意 圖11是第三塔節的平推示意 圖12是第三塔節定位示意 圖13是第三塔節與第四塔對接示意 圖14是第三塔節與第四塔豎推示意 圖15是塔架對接完成示意 圖16是軌道拆除示意 圖17是塔架與塔架基礎對接示意 圖18是塔架整體結構示意圖。圖中:1.第一塔節；2.第二塔節；3.第三塔節；4第四塔節；5.施工平臺一 ；6.施工平臺二 ；7.施工平臺三；8.施工平臺四；9.基礎平臺；10.進人門；11.支撐梁；12.軌道；13.滑動平臺；14.橫向千斤頂；15.第四塔節安裝；16.拉索；17.十字橫梁；18.豎向千斤頂。
具體實施例方式風力發電預制鋼筋混凝土塔架頂推安裝方法主要利用自動連續頂推體統，自動連續頂推系統又分為水平頂推系統和豎直頂推系統，本塔架安裝利用這兩套系統完成塔架的安裝，為預制混凝土塔架提供了一套好的施工方法和思路
如圖1、圖2和圖3以塔架為錐形圓筒的鋼筋混凝土結構，總高60米，底部直徑8米，頂部直徑5米，混凝土筒厚度30厘米，混凝土標號C60為例。塔架共分為四個塔節，每個塔節高度一致，從塔架底部至頂部次為第一塔節、第二塔節、第三塔節和第四塔節，四個塔節的高度均為15米，第一塔節、第二塔節、第三塔節與第四塔節的重量分別是248.40噸、222.86噸、197.59噸和171.7噸。每個塔節內部頂端設置有檢修平臺，工作人員可以在檢修平臺上觀察和施工；每個塔節底部設置有四個凹槽，十字橫梁通過凹槽安裝在每個塔節的底部。這種風力發電預制鋼筋混凝土塔架頂推安裝方法的具體實施步驟如下:
步驟1，如圖4所示，水平軌道及滑動平臺的搭建；在基礎平臺上搭建水平軌道，水平軌道橫跨在塔架基礎上方，并由混凝土支撐梁支撐，軌道上設置滑動平臺，滑動平臺面積大于塔架的最大橫截面積。水平軌道是高強鋼軌，寬0.5米、高0.4米，兩條軌道之間相距3.5米；支撐梁是鋼筋混凝土塊，頂寬6米、底寬8.309米、高2米，兩側斜坡的坡角為60°，厚度0.5米，混凝土標號C60 ;滑動平臺是由鋼構件焊接構成，平臺尺寸6米X8米，厚度0.5米，平臺底部設置
有滑輪。步驟2，如圖5和圖6所示，第四塔節平推；用500噸的履帶起重機將第四塔節吊裝放置在滑動平臺上，滑動平臺沿水平軌道將第四塔節頂推至塔架基礎上方停止，使第四塔節的中心對齊塔架基礎中心。滑動平臺采用ZLD自動連續頂推系統，橫向千斤頂為2000千牛級，橫向千斤頂有2個。步驟3，第四塔節豎推；如圖7所示，第四塔節頂部設置有三根鋼索，每根鋼索與基礎平臺固定連接。三根鋼索的拉力為2000千牛。如圖8和圖9所示，在第四塔節底部凹槽內安裝十字橫梁，并用四個豎向頂推的千斤頂支撐十字橫梁的四角。十字橫梁是十字鋼架，鋼架高0.5米、寬0.5米，抗拉強度值大于250兆帕。如圖10所示四個千斤頂向上頂推，并配合鋼索輔助使第四塔節向上豎推，豎推高度為16米。四個千斤的豎推采用ZLD自動連續頂推系統，四個千斤頂為3500千牛級。步驟4，如圖11和圖12所示，第三塔節平推；第四塔節豎推后，滑動平臺離開塔架基礎上方，返回原位，第三塔節置于滑動平臺上，并由滑動平臺平推至塔架基礎上方、第四塔節的正下方停止。步驟5，如圖13所示，第三塔節與第四塔節對接；第三塔節到位后，四個千斤頂同時收縮，使第四塔節下降，工作人員在檢修平臺處觀察兩個塔節的對接，確保完成精確對接。當第四塔節與第三塔節接觸后，利用基礎平臺在第三塔節底部進行體內預應力的張拉，保證第三塔節與第四塔節連接成整體。體內預應力用于塔節對接過程，體內預應力索設置為四束，塔節的混凝土筒壁設置有預應力索孔，孔直徑為70毫米。步驟6，如圖14所示，第三塔節與第四塔節豎推；第三塔節與第四塔節對接完成后，四個千斤頂收縮回原位，拆除第四塔節底部的十字橫梁，并將十字橫梁安裝在第三塔節的底部，然后四個千斤頂頂起十字橫梁的四角，使第三塔節與第四塔節一起向上豎推，并豎推16米高度。步驟7，第二塔節的平推；第三塔節與第四塔節頂起后，利用滑動平臺裝載第二塔節，并將第二塔節平推至塔架基礎上方、第三塔節的正下方停止。步驟8，第二塔節與第三塔節的對接；第二塔節到位后，千斤頂收縮，第三塔節與第四塔節下降，當第三塔節與第二塔節接觸后，利用基礎平臺在第而塔節底部進行體內預應力的張拉，保證第二塔節與第三塔節、第四塔節連接成整體。步驟9，第二塔節、第三塔節與第四塔節豎推；將十字橫梁安裝在第二塔節的底部，并利用千斤頂使第二塔節、第三塔節與第四塔一起豎推，豎推高度16米。步驟10，第一塔節的平推；利用滑動平臺裝載第以塔節，并將第以塔節平推至塔架基礎上方、第二塔節的正下方停止。步驟11，如圖15所示，第一塔節與第二塔節的對接；第一塔節到位后，千斤頂收縮，第二塔節、第三塔節與第四塔節下降，當第二塔節與第一塔節接觸后，利用基礎平臺在第而塔節底部進行體內預應力的張拉，保證四個塔節連接成整體。步驟12，塔架與基礎平臺對接；如圖16所示，將十字橫架安裝在第一塔節的底部，利用千斤頂將塔架整體豎推1.5米，同時拆除軌道。如圖17所示，千斤頂收縮使塔架落與塔架基礎對接，并拆除第一塔節底部的十字橫架。步驟13，如圖18所示，塔架體外索張拉；由第一塔節的進入門進入塔架內部進行預應力索的施工，然后拆除第四塔節外側的鋼索，整個施工結束。體外預應力用于施工最后的塔架整體穩定，體外預應力索為八束，塔架內部安裝張拉。這種風力發電預制鋼筋混凝土塔架頂推安裝方法通過平推和豎推兩種方式的結合避免了高空作業、同時實現塔架的快速搭建、降低了安裝的成本。本實施例沒有詳細敘述的部件和結構屬本行業的公知部件和常用結構或常用手段，這里不一一敘述。
權利要求
1.風力發電預制鋼筋混凝土塔架頂推安裝方法，其特征是:塔架是錐形圓筒的鋼筋混凝土結構，塔架共分為四個塔節，每個塔節高度一致，從塔架底部至頂部次為第一塔節、第二塔節、第三塔節和第四塔節；這種風力發電預制鋼筋混凝土塔架頂推安裝方法的具體實施步驟如下: 步驟1，水平軌道及滑動平臺的搭建；在基礎平臺上搭建水平軌道，水平軌道橫跨在塔架基礎上方，并由混凝土支撐梁支撐，軌道上設置滑動平臺，滑動平臺面積大于塔架的最大橫截面積； 步驟2，第四塔節平推；用起重機將第四塔節吊裝放置在滑動平臺上，滑動平臺沿水平軌道將第四塔節頂推至塔架基礎上方停止，使第四塔節的中心對齊塔架基礎中心； 步驟3，第四塔節豎推；第四塔節頂部設置有三根鋼索，每根鋼索與基礎平臺固定連接；在第四塔節底部安裝十字橫梁，并用四個豎向頂推的千斤頂支撐十字橫梁的四角；四個千斤頂向上頂推，并配合鋼索輔助使第四塔節向上豎推，豎推高度大于塔節高度； 步驟4，第三塔節平推；第四塔節豎推后，滑動平臺離開塔架基礎上方，返回原位，第三塔節置于滑動平臺上，并由滑動平臺平推至塔架基礎上方、第四塔節的正下方停止； 步驟5，第三塔節與第四塔節對接；第三塔節到位后，四個千斤頂同時收縮，使第四塔節下降，當第四塔節與第三塔節接觸后，利用基礎平臺在第三塔節底部進行體內預應力的張拉，保證第三塔節與第四塔節連接成整體； 步驟6，第三塔節與第四塔節豎推；第三塔節與第四塔節對接完成后，四個千斤頂收縮回原位，拆除第四塔節底部的十字橫梁，并將十字橫梁安裝在第三塔節的底部，然后四個千斤頂頂起十字橫梁的四角，使第三塔節與第四塔節一起向上豎推，并使豎推高度大于塔節高度； 步驟7，第二塔節的平推；第三塔節與第四塔節頂起后，利用滑動平臺裝載第二塔節，并將第二塔節平推至塔架基礎上方、第三塔節的正下方停止； 步驟8，第二塔節與第三塔節的對接；第二塔節到位后，千斤頂收縮，第三塔節與第四塔節下降，當第三塔節與第二塔節接觸后，利用基礎平臺在第而塔節底部進行體內預應力的張拉，保證第二塔節與第三塔節、第四塔節連接成整體； 步驟9，第二塔節、第三塔節與第四塔節豎推；將十字橫梁安裝在第二塔節的底部，并利用千斤頂使第二塔節、第三塔節與第四塔一起豎推，豎推高度大于塔節高度； 步驟10，第一塔節的平推；利用滑動平臺裝載第以塔節，并將第以塔節平推至塔架基礎上方、第二塔節的正下方停止； 步驟11，第一塔節與第二塔節的對接；第一塔節到位后，千斤頂收縮，第二塔節、第三塔節與第四塔節下降，當第二塔節與第一塔節接觸后，利用基礎平臺在第而塔節底部進行體內預應力的張拉，保證四個塔節連接成整體； 步驟12，塔架與基礎平臺對接；將十字橫架安裝在第一塔節的底部，利用千斤頂將塔架整體豎推，同時拆除軌道；然后千斤頂收縮使塔架落與塔架基礎對接，并拆除第一塔節底部的十字橫架； 步驟13，塔架體外索張拉；由第一塔節的進入門進入塔架內部進行預應力索的施工，然后拆除第四塔節外側的鋼索，整個施工結束。
2.根據權利要求1中所述的力發電預制鋼筋混凝土塔架頂推安裝方法，其特征是:所述的第一塔節、第二塔節、第三塔節與第四塔節的內部頂端設置有檢修平臺，工作人員在檢修平臺上觀察塔節之間的對接，確保精確對接。
3.根據權利要求1中所述的力發電預制鋼筋混凝土塔架頂推安裝方法，其特征是:所述的體內預應力用于塔節對接過程，體內預應力索設置為四束，塔節的混凝土筒壁設置有預應力索孔，孔直徑為70毫米。
4.根據權利要求1中所述的風力發電預制鋼筋混凝土塔架頂推安裝方法，其特征是:所述的體外預應力用于施工最后的塔架整體穩定，體外預應力索為八束，塔架內部安裝張拉。
5.根據權利要求1中所述的風力發電預制鋼筋混凝土塔架頂推安裝方法，其特征是:所述的滑動平臺的平推與四個千斤頂的豎推采用ZLD自動連續頂推系統。
6.根據權利要求1中所述的風力發電預制鋼筋混凝土塔架頂推安裝方法，其特征是:所述的第一塔節、第二塔節、第三塔節與第四塔節的底部設置有四個凹槽，十字橫梁通過凹槽安裝在每個塔節的底部。
7.根據權利要求1中所述的風力發電預制鋼筋混凝土塔架頂推安裝方法，其特征是:所述的塔架為錐形圓筒的鋼筋混凝土結構，總高60米，底部直徑8米，頂部直徑5米，混凝土筒厚度30厘米，混凝土標號C60 ;四個塔節的高度均為15米，第一塔節、第二塔節、第三塔節與第四塔節的重量分別是248.40噸、222.86噸、197.59噸和171.7噸。
8.根據權利要求7中所述的風力發電預制鋼筋混凝土塔架頂推安裝方法，其特征是:所述的水平軌道是高強鋼軌，寬0.5米、高0.4米，兩條軌道之間相距3.5米；支撐梁是鋼筋混凝土塊，頂寬6米、底寬8.309米、高2米，兩側斜坡的坡角為60°，厚度0.5米，混凝土標號C60 ;滑動平臺是由鋼構件焊接構成，平臺尺寸6米X8米，厚度0.5米，平臺底部設置有滑輪。
9.根據權利要求7中所 述的風力發電預制鋼筋混凝土塔架頂推安裝方法，其特征是:所述的第四塔節頂部的三根鋼索的拉力為2000千牛；十字橫梁是十字鋼架，鋼架高0.5米、寬0.5米，抗拉強度值大于250兆帕；四個千斤頂為3500千牛級，每次起吊塔節的高度為16米。
全文摘要
本發明是風力發電預制鋼筋混凝土塔架頂推安裝方法。其特征是塔架是錐形圓筒的鋼筋混凝土結構，塔架共分為四個塔節，每個塔節高度一致，從塔架底部至頂部次為第一塔節、第二塔節、第三塔節和第四塔節；這種風力發電預制鋼筋混凝土塔架頂推安裝方法按照水平軌道及滑動平臺的搭建、第四塔節平推、第四塔節豎推、第三塔節平推、第三塔節與第四塔節對接、第三塔節與第四塔節豎推、第二塔節的平推、第二塔節與第三塔節的對接、第二塔節、第三塔節與第四塔節豎推、第一塔節的平推、第一塔節與第二塔節的對接、塔架與基礎平臺對接、塔架體外索張拉的步驟進行。本發明通過平推和豎推兩種方式的結合避免了高空作業、實現塔架的快速搭建、降低安裝成本。
文檔編號E04H12/34GK103195288SQ20131011261
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月2日 優先權日2013年4月2日
發明者楊靜安 申請人:中國水電顧問集團西北勘測設計研究院