构架式预应力抗疲劳钢管风电塔抗疲劳设计方法

• 作者: 罗宇骁 马人乐 裘科一
• 来源期刊: 建筑钢结构进展
• 关键词: 风力发电塔 构架塔 预应力 抗疲劳 平均应力
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 页码范围: 73-81,100
• 页数: 10页
• 分类号: TU359
• 语种: 中文
• DOI: 10.13969/j.cnki.cn31-1893.2021.05.009

摘要

风电机组大型化逐渐成为我国中东部、南部等低风速区风电塔的发展趋势.单机容量大型化带来的机头极限荷载和疲劳荷载的提升,给传统风电单管式钢塔筒支撑结构的设计、制造和运输带来了巨大挑战.为解决此问题,提出了一种构架式预应力抗疲劳钢管风电塔,在降低支撑结构用钢量、提升结构刚度避免共振的同时,通过在塔柱钢管内张拉预应力钢绞线的方式,降低塔柱焊接节点所受疲劳外荷载应力幅的平均应力,从而延长其疲劳寿命,并改善疲劳脆性破坏特性.基于上述预应力抗疲劳构架塔概念,通过整理总结相关规范和标准的规定以及文献研究结论,论证了降低平均应力对延长具有低值残余应力的焊接节点疲劳寿命的可行性,并提出了一种预应力抗疲劳设计方法.最后,以某地拟建的160 m构架式预应力抗疲劳钢管风电塔为例,展示了其预应力抗疲劳设计的全过程.结果表明,相比于单纯增大构件截面积来抵抗疲劳,预应力抗疲劳设计具有更好的经济性和安全性.