随着风力发电机组的需求朝着单机大容量方向发展,预应力混凝土—钢组合风电塔架成为一种十分具有竞争力的结构形式。组合塔架中混凝土塔筒的主要作用是保证结构整体强度、稳定性与抗震性能。目前,国内外尚无专门针对风电塔混凝土结构的相关规范或标准,我国设计人员主要参考《高耸结构设计规范》(GB50135)和《烟囱设计规范》(GB50051)计算塔筒的结构强度,但存在以下问题:首先,我国现行钢筋混凝土环形截面构件正截面承载力公式是针对普通混凝土、原Ⅰ、Ⅱ级、Ⅲ级钢筋研究得到的,对于高强材料的适用性无明确结论。其次,风电塔与烟囱的荷载特点存在较大差别,结构数值分析模型有待确定。针对上述问题,开展了相关的数值分析研究,主要研究工作如下:(1)在前人研究的基础上,介绍环形截面构件正截面承载力的计算方法,对现行结构设计规范中环形截面构件正截面承载力计算公式对于高强钢筋(HRB400、HRB500)的适用性进行讨论。(2)基于分层法原理,采用Matlab编制了环形截面构件弯矩-曲率全过程非线性分析程序,分别选择不同的材料本构模型对非预应力和预应力环形截面构件进行数值分析,并将计算结果与试验值进行对比,探究计算模型的合理性。本文的主要结论为:(1)规范公式应用于高强材料构件时存在偏于不安全的误差,本文对规范公式中相关参数的近似关系进行修正,改进后的承载力计算公式对截面设计偏于安全。(2)对于厚径比较大的非预应力环形截面构件,混凝土计算模型需考虑箍筋约束作用,本文选取的Mander约束混凝土模型对构件极限承载力与极限曲率的预测精度较理想。对于厚径比较小的预应力环形薄壁构件,混凝土计算模型需考虑软化效应。(3)预应力混凝土塔筒中受压区纵向钢筋在预应力和外荷载作用下容易发生屈曲。采用考虑混凝土软化效应与受压钢筋屈曲的计算模型对塔筒截面破坏过程的模拟结果与试验值吻合良好。从工程角度出发,可适当减小预应力筋面积,在保证结构安全性和经济性的前提下,充分发挥材料的力学性能。