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周緒紅院士和王宇航教授團(tuán)隊(duì)原創(chuàng)的風(fēng)電機(jī)組預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土格構(gòu)式塔架完成全球首次應(yīng)用
時(shí)間:2023-02-09    來源:重慶大學(xué)土木工程    分享:
近日,在山東德州樂陵市,全球首臺(tái)165米級(jí)輪轂高度預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土格構(gòu)式塔架樣機(jī)工程完成安裝。


近日,在山東德州樂陵市,全球首臺(tái)165米級(jí)輪轂高度預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土格構(gòu)式塔架樣機(jī)工程完成安裝。該塔架由重慶大學(xué)周緒紅院士和王宇航教授團(tuán)隊(duì)于2018年原創(chuàng)提出結(jié)構(gòu)概念,并開展了歷時(shí)4年的理論攻關(guān),突破了角部鋼管混凝土構(gòu)件復(fù)雜受力機(jī)理、節(jié)點(diǎn)疲勞損傷機(jī)理、整體結(jié)構(gòu)在壓彎剪扭耦合荷載下的破壞機(jī)制等關(guān)鍵科學(xué)問題,建立了鋼管混凝土構(gòu)件在單軸往復(fù)及壓彎剪扭耦合荷載下的分析方法、提出了鋼管混凝土加勁環(huán)T形管板節(jié)點(diǎn)疲勞性能分析方法、建立了預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土格構(gòu)式塔架結(jié)構(gòu)精細(xì)化高效計(jì)算方法。該塔架樣機(jī)工程由中國船舶集團(tuán)海裝風(fēng)電股份有限公司牽頭完成實(shí)施。



目前,我國陸上風(fēng)電面臨單機(jī)容量不斷增大、輪轂高度顯著提升、葉片長度持續(xù)增加等趨勢,塔架結(jié)構(gòu)是保障風(fēng)電機(jī)組安全運(yùn)行的關(guān)鍵。風(fēng)電機(jī)組的輪轂高度超過160米后,傳統(tǒng)塔架結(jié)構(gòu)尺寸和重量大、綜合成本高,已難以適用。預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土格構(gòu)式塔架下部受力較大區(qū)域?yàn)殇摴芑炷粮駱?gòu)柱,由四根鋼管混凝土角柱和交叉斜向空鋼管焊接而成,鋼管混凝土角柱中施加豎向通長的預(yù)應(yīng)力筋;上部受力較小區(qū)域仍然采用傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)塔筒。由于各桿件主要承受軸向力,可充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度,在角柱中施加預(yù)應(yīng)力可有效避免其受拉時(shí)鋼管內(nèi)混凝土的開裂問題。



預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土格構(gòu)式塔架結(jié)構(gòu)具有材料利用率高、受力效率高、工業(yè)化建造程度高、供應(yīng)鏈體系完善等優(yōu)勢,在高輪轂、大容量風(fēng)電機(jī)組條件下具有顯著優(yōu)勢,可大幅降低風(fēng)電場開發(fā)建設(shè)成本,有效促進(jìn)陸上低風(fēng)速高切變區(qū)域風(fēng)資源的高效利用。預(yù)計(jì)該樣機(jī)每年將產(chǎn)生超過1240萬千瓦時(shí)清潔電力,節(jié)約標(biāo)煤約0.4萬噸,減少碳排放約1.2萬噸。未來,團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步對(duì)該塔架結(jié)構(gòu)開展性能提升和優(yōu)化設(shè)計(jì)研究,加快推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,支撐我國風(fēng)電能源安全高效開發(fā)。





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