160m桁架式预应力钢管风电塔塔柱法兰节点抗疲劳性能研究

在低风速地区,风电机组大型化并提升轮毂高度是获取更高效、稳定风资源的有效手段,桁架式钢管风电塔是一种新型的组合式高风塔,利用钢绞线对塔柱施加预压力以提高塔柱节点抗疲劳性能。分析一2.5MW机组、轮毂高度为160m的桁架式预应力钢管风电塔塔柱法兰连接节点的抗疲劳性能,该节点法兰为锻造高颈法兰,根据有限元分析及疲劳荷载Markov矩阵,采用名义应力法计算法兰螺栓、热点应力法计算法兰颈部对接焊缝焊趾处损伤累计值。分析结果表明锻造高颈法兰高强螺栓及法兰颈部对接焊缝焊趾处应力变化均存在非线性特征;塔柱预压力可降低塔柱在疲劳循环荷载下的平均应力,抑制法兰板张开,提升节点抗疲劳性能。

钢风电塔结构关键技术研究进展

基于钢风电塔结构的主要特点,提出了传统钢风电塔结构存在的主要问题,收集了大量概念设计、理论分析、试验研究、数值模拟等相关的论文,介绍了反向平衡法兰连接技术、预应力锚栓基础和构架式预应力抗疲劳钢管风电塔。分析对比表明,采用反向平衡法兰连接风机塔筒,并通过直接张拉法施加螺栓预拉力,大幅提高了钢风电塔结构的承载能力、抗疲劳寿命及螺栓防松性能,延长了维护周期;采用预应力锚栓连接钢塔和基础,提高了基础的整体性、刚度及抗疲劳性能;而可更换预应力锚栓解决了断裂锚栓的更换难题;梁板式预应力锚栓基础受力更加合理,经济性更优;工业化程度高、刚度大、造价低的构架式预应力抗疲劳钢管风电塔实现了低风速区大型风塔的高度跨越。