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周緒紅院士和王宇航教授團隊原創的風電機組預應力鋼管混凝土格構式塔架完成全球首次應用
時間:2023-02-09    來源:重慶大學土木工程    分享:
近日,在山東德州樂陵市,全球首臺165米級輪轂高度預應力鋼管混凝土格構式塔架樣機工程完成安裝。


近日,在山東德州樂陵市,全球首臺165米級輪轂高度預應力鋼管混凝土格構式塔架樣機工程完成安裝。該塔架由重慶大學周緒紅院士和王宇航教授團隊于2018年原創提出結構概念,并開展了歷時4年的理論攻關,突破了角部鋼管混凝土構件復雜受力機理、節點疲勞損傷機理、整體結構在壓彎剪扭耦合荷載下的破壞機制等關鍵科學問題,建立了鋼管混凝土構件在單軸往復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T形管板節點疲勞性能分析方法、建立了預應力鋼管混凝土格構式塔架結構精細化高效計算方法。該塔架樣機工程由中國船舶集團海裝風電股份有限公司牽頭完成實施。



目前,我國陸上風電面臨單機容量不斷增大、輪轂高度顯著提升、葉片長度持續增加等趨勢,塔架結構是保障風電機組安全運行的關鍵。風電機組的輪轂高度超過160米后,傳統塔架結構尺寸和重量大、綜合成本高,已難以適用。預應力鋼管混凝土格構式塔架下部受力較大區域為鋼管混凝土格構柱,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應力筋;上部受力較小區域仍然采用傳統鋼結構塔筒。由于各桿件主要承受軸向力,可充分發揮材料的強度,在角柱中施加預應力可有效避免其受拉時鋼管內混凝土的開裂問題。



預應力鋼管混凝土格構式塔架結構具有材料利用率高、受力效率高、工業化建造程度高、供應鏈體系完善等優勢,在高輪轂、大容量風電機組條件下具有顯著優勢,可大幅降低風電場開發建設成本,有效促進陸上低風速高切變區域風資源的高效利用。預計該樣機每年將產生超過1240萬千瓦時清潔電力,節約標煤約0.4萬噸,減少碳排放約1.2萬噸。未來,團隊將進一步對該塔架結構開展性能提升和優化設計研究,加快推進產業化進程,支撐我國風電能源安全高效開發。





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