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风电机组用钢—混凝土组合塔架研究

顾富斌  
【摘要】: 随着风电机组的大型化发展趋势及海上风机的应用,塔架的高度和截面尺寸随之增大,使得塔架在加工、运输及防腐等方面的问题逐渐浮现出来。同时,由于混凝土结构相对于钢制塔筒在防腐性能、交通运输等方面的优势,使得混凝土这种结构形式在风电机组中的应用成为可能。本文以钢结构、混凝土结构、结构动力学及有限单元法为基础对预应力钢-混凝土组合塔架进行非线性有限元分析,探讨了有限单元法在混凝土结构中的应用及钢筋混凝土结构与预应力钢筋混凝土结构在承载能力方面的差异,利用有限单元法对常见的几种塔架的结构形式进行了分析比较,得出了预应力混凝土结构承载能力强、抗裂性能好、刚度较小的结论。对总高度为97.7m混凝土段高度为10m、20m、30m的三种组合塔架,分别进行了作用在塔顶的三种载荷工况组合下的静强度、屈曲、疲劳分析、模态及抗震分析,得出了这种组合模式的塔架结构具有较强的承载、抗疲劳、抗震能力,并结合强度、稳定性、挠度等理论分别讨论了强度、刚度、稳定性与混凝土段塔架的高度及截面尺寸的关系,得出了相应的关系曲线,从而为预应力钢-混凝土组合结构在风电机组用塔架这种高耸结构中的应用提供了理论依据。


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