【摘 要】
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随着国家对新能源应用的重视,风电行业正在我国新能源市场上蓬勃发展。作为风力发电机的支撑结构-塔筒也在不断向更高高度方向发展,而目前对于塔筒结构的验算方法理论验算方法相对薄弱,不利于结构的初步设计和方案分析;此外,传统的钢筋混凝土塔筒在建造功效等方面还有很多值得完善的方面,行业发展对此也提出了需求,采用新型材料发展新型塔筒结构,实现塔筒建造功效和综合效益的提升,成为风电能源工程结构应用研究的重要方向
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（51878222）
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随着国家对新能源应用的重视,风电行业正在我国新能源市场上蓬勃发展。作为风力发电机的支撑结构-塔筒也在不断向更高高度方向发展,而目前对于塔筒结构的验算方法理论验算方法相对薄弱,不利于结构的初步设计和方案分析;此外,传统的钢筋混凝土塔筒在建造功效等方面还有很多值得完善的方面,行业发展对此也提出了需求,采用新型材料发展新型塔筒结构,实现塔筒建造功效和综合效益的提升,成为风电能源工程结构应用研究的重要方向之一。本文研究提出了扶壁墙组合截面新型塔筒结构体系,基于现行规范,研究提出了超高高度的预应力钢筋混凝土圆截面塔筒和扶壁墙组合截面塔筒水平拼接缝和竖向拼接缝剪扭的验算方法,研究提出预应力超高性能混凝土（UHPC）塔筒压弯承载力计算表达式。基于ABAQUS有限元软件,分析了控制参数对H140（塔筒总高度为140m）型预应力UHPC无筋塔筒主应力结果的影响。论文主要研究内容如下。1.通过对预应力混凝土圆截面塔筒中间节段和扶壁墙组合截面混合塔筒节段有限元弹塑性分析,给出各自的受纯剪、纯弯、纯扭以及受压弯剪扭复杂受力状态下的荷载-位移曲线及破坏时的应力云图,分析了塔筒破坏模式。2.通过有限元数值模拟,给出了预应力混凝土塔筒和扶壁墙组合截面混合塔筒在承载力极限工况条件下的水平拼接缝和竖向拼接缝剪扭抗力验算方法。对比分析了H140/C80预应力钢筋混凝土塔筒和H140/UHPC预应力无筋塔筒的水平拼接缝的抗剪构造措施及其承载力结果,为工程应用提出了建议措施。3.结合现有规范,根据理论推导,给出了预应力UHPC无筋圆环塔筒和UHPC带肋圆截面塔筒受弯计算公式。在此基础上,进行了圆截面塔筒的整体有限元分析,给出了配筋、不同UHPC等级、不同壁厚对塔筒各标高处的主应力影响规律,给出UHPC圆截面塔筒在实际工程应用中的建议。
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