CN105971827B - 用于混凝土筒与钢筒组合塔架的转换环梁及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于混凝土筒与钢筒组合塔架的转换环梁及其施工方法，转换环梁设于混凝土塔筒与钢塔筒之间，由水平设置的圆环形底板、固定在圆环形底板上的环梁腹板以及覆盖在环梁腹板顶部的法兰围合而成；圆环形底板为环形箱梁的下翼缘板，法兰为上翼缘板；环梁腹板焊接在圆环形底板上；法兰的上表面与钢塔筒固定，下表面对应两圈环梁腹板的位置分别凸起形成凸口，所述凸口与环梁腹板的顶端对应连接；圆环形底板和法兰上分别对应开有预应力束预留孔，体内预应力束自下而上穿过混凝土塔筒和转换环梁后用预应力锚具固定。本发明能减小塔筒混凝土截面内的额外预应力压力，减小混凝土塔筒截面厚度，降低混凝土材料用量的同时减小预制混凝土塔筒的吊装安装困难。
Description
技术领域
本发明涉及发电塔筒的施工领域，尤其涉及一种用于混凝土筒与钢筒组合塔架的转换环梁及其施工方法。
背景技术
预应力混凝土塔筒与钢筒转换部位，受力复杂。由于钢筒截面厚度很小，而预应力混凝土筒截面厚度较大，两者结合部位混凝土承受局部集中荷载非常明显，因此现有方法是设置钢材过渡垫，逐步分散钢筒传导到混凝土截面的集中压力。但钢垫板的分散作用较差，在混凝土塔筒顶部仍然会出现明显的局部应力集中，且钢垫板施工过程复杂，现场施工质量难以保证。
设置钢垫板转换的构造中，钢塔段底法兰在塔架主弯矩作用下法兰受拉区会局部脱离钢垫板产生翘曲，为了减小翘曲，需要额外施加很大的预应力将法兰紧紧压在过渡钢垫板上，此额外施加的预应力会大幅度增加混凝土截面的压应力设计值，迫使混凝土塔筒截面厚度增加，增加混凝土工程量。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于混凝土筒与钢筒组合塔架的转换环梁及其施工方法，目的一在于改善混凝土塔筒顶部的应力分布均匀性，目前采用的过渡钢垫板构造中，由于造价因素制约造成钢垫板厚度相对较小，对钢筒底法兰上的局部压力的分散作用十分有限。
本发明的目的二在于减小用于克服法兰在塔架主弯矩受拉区局部翘曲的额外预应力，进而减小塔筒混凝土截面内的额外预应力压力，减小混凝土塔筒截面厚度，降低混凝土材料用量的同时减小预制混凝土塔筒的吊装安装困难。
本发明的目的三在于简化预应力混凝土塔筒到钢塔筒的过渡位置的施工工艺，现有构造的过渡钢垫板需要通过后灌浆层与下部混凝土进行连接，由于混凝土顶部有大量抗局部压力的加强钢筋网，导致过渡钢垫板安装就位十分困难，且就位精度较差，在已有工程中发生法兰与过渡钢垫板之间存在缝隙无法闭合的问题，严重影响法兰的受力安全性。
本发明具体采用如下技术方案：
一种用于混凝土筒与钢筒组合塔架的转换环梁，设于混凝土塔筒与钢塔筒之间，其特征在于：为环形箱梁，由水平设置的圆环形底板、固定在圆环形底板上的环梁腹板以及覆盖在环梁腹板顶部的法兰围合而成；所述圆环形底板为环形箱梁的下翼缘板，所述法兰为环形箱梁的上翼缘板；所述环梁腹板包括内外两圈，分别焊接在圆环形底板的内沿和外沿；所述法兰的上表面与钢塔筒固定，下表面对应两圈环梁腹板的位置分别凸起形成凸口，所述凸口与环梁腹板的顶端对应连接；所述凸口和环梁腹板的内壁面位于同一条直线上；所述凸口、环梁腹板和混凝土塔筒的外壁面位于同一条直线上；所述圆环形底板和法兰上分别对应开有预应力束预留孔，体内预应力束自下而上穿过混凝土塔筒和转换环梁后用预应力锚具固定。
进一步优选地，所述转换环梁内部填充混凝土；所述圆环形底板和法兰上的预应力束预留孔之间设有圆钢管，体内预应力束自下而上从混凝土塔筒进入圆钢管，穿过转换环梁后用预应力锚具固定。
进一步地，所述圆钢管分为上下两段，上段为上部圆钢管，其顶端焊接在法兰底面的预应力束预留孔周围；下段为下部圆钢管，其底端焊接在圆环形底板上表面的预应力束预留孔周围；所述上部圆钢管的底端和下部圆钢管相交，相交部分互相套叠。
进一步地，所述混凝土是C60自密实微膨胀混凝土；所述混凝土内配置有钢筋；所述圆环形底板和环梁腹板在接触混凝土的一侧均设有栓钉。
进一步地，所述转换环梁的纵剖截面为上窄下宽，下端宽度与混凝土塔筒顶端的宽度相适应。
进一步地，所述圆环形底板和环梁腹板均是钢板，所述环梁腹板靠近体内预应力束的一侧设有加劲板。
更加优选地，所述转换环梁内部填充混凝土；所述法兰底面的预应力束预留孔周围设有竖向的圆钢管，体内预应力束自下而上从混凝土塔筒进入圆钢管，穿过转换环梁后用预应力锚具固定，所述圆钢管的底端和环梁腹板的底端平齐。
上述任意一种所述的用于混凝土筒与钢筒组合塔架的转换环梁的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、施工前准备：在工厂按照设计要求制造出所需构件，在施工位置预制带有体内预应力束的混凝土塔筒；
步骤二、焊接转换环梁：首先将栓钉焊接在环梁腹板内侧壁上，后将环梁腹板与法兰底部的凸口焊接连接，在法兰的预应力束预留孔部位焊接上部圆钢管，在环梁腹板内焊接钢筋，在圆环形底板的预应力束预留孔部位部位焊接下部圆钢管，然后将圆环形底板与环梁腹板焊接连接，上部圆钢管和下部圆钢管互相套叠，至此，转换环梁焊接完成；
步骤三、吊装转换环梁：在混凝土塔筒顶面涂抹高强胶泥，然后将转换环梁吊装就位，其中体内预应力束穿过上部圆钢管和下部圆钢管；
步骤四、填充混凝土：在转换环梁内部填充混凝土；
步骤五：焊接钢塔筒：将转换环梁与上部钢塔筒通过法兰焊接连接；
步骤六：张拉体内预应力束：通过预应力锚具张拉体内预应力束，至此，混凝土筒与钢筒组合塔架的转换环梁施工完成。
更加优选地，所述步骤四和步骤五的施工顺序互换，首先将转换环梁与上部钢塔筒通过法兰焊接连接，然后吊装转换环梁。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
1、钢塔筒底的法兰位置的局部压力首先在转换环梁内传导分散，由于转换环梁高度远大于过渡钢垫板厚度，因此经过转换环梁扩散后，混凝土塔筒顶面应力分布均匀性明显改善。
2、钢塔筒在主弯矩作用下的拉力在转换梁高度范围内逐步转移至预应力束。同时由于转换环梁自身刚度远远大于法兰，因此法兰在塔筒主弯矩作用下的翘曲变形得到有效约束，因此用于克服此翘曲变形的额外预应力大幅度减小。
3、法兰成为转换环梁的一部分，在工厂直接预制，加工精度得到保证，现场只需要按水平拼接缝做法即可将装换环梁安装就位，施工难度大幅度减小；
4、可减小下部混凝土塔筒截面厚度，同时减小预应力束截面大小，明显节约混凝土材料和预应力钢材用量，节省总体造价。
附图说明
图1是本发明一种用于混凝土筒与钢筒组合塔架的转换环梁实施例一的结构示意图。
附图标记：1-混凝土塔筒；2-钢塔筒；3-体内预应力束；4-圆环形底板；5-法兰；6-凸口；7-混凝土；8-上部圆钢管；9-下部圆钢管；10-预应力锚具；11-环梁腹板。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图对本发明进一步说明。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
1）将钢塔筒2底的法兰5作为转换环梁的上翼缘，在钢塔筒2底的法兰5底面两侧分别设置两个与环梁腹板11焊接连接的凸台6，凸台6厚度与环梁腹板11等厚，凸台6外侧面和钢塔段底法兰5角度等于腹板11和钢塔段底的法兰5角度，保证法兰5向环梁腹板11传力平顺。钢塔筒2底部的法兰5在体内预应力束3穿过位置开预应力束预留孔，预应力束预留孔直径大于体内预应力束3的外径，预应力束预留孔中心与体内预应力束3中心重合。
2）圆环形底板4与混凝土塔筒1的顶面等宽；
3）环梁腹板11钢板上边缘与钢塔筒2底的法兰5两侧凸台6焊接连接，焊接采用对接熔透焊缝；环梁腹板11钢板下边缘与圆环形底板4两侧边缘焊接，焊接采用坡口熔透焊缝，转换环梁两侧腹板11钢板厚度不小于钢塔筒2底部塔筒壁钢板厚度的0.2倍；
4）从圆环形底板4底面至法兰5上边缘的高度不小于200mm，整个转换环梁的高度以使钢塔段底法兰5上的压力均匀传导至混凝土塔筒1顶面为宜；
5）在圆环形底板4上，在体内预应力束3穿过位置开预应力束预留孔，预应力束预留孔直径大于体内预应力束3外径，预应力束预留孔中心与体内预应力束3中心重合。
6）在钢塔筒2底的法兰5底面上体内预应力束3穿过的预应力束预留孔位置焊接上部圆钢管8，上部圆钢管8轴线与穿过此位置的体内预应力束3共轴，上部圆钢管8内径大于体内预应力束3的外径。
7）圆环形底板4上体内预应力束3穿过的预应力束预留孔位置焊接下部圆钢管9，下部圆钢管9轴线与穿过此位置的体内预应力束3共轴，下部圆钢管9内径大于体内预应力束3外径。
9）上部圆钢管8与下部圆钢管9在相交位置互相套叠，套叠时可采用上部钢管内径大于下部钢管外径，将下部钢管套入上部钢管内；也可采用上部钢管内径小于下部钢管外径，将上部钢管套入下部钢管内。
10）转换环梁内可灌注混凝土7以增加刚度，若不灌注混凝土7则可不焊接上部圆钢管8和下部圆钢管9。
11）为增加转换环梁内混凝土7与转换环梁两侧腹板11钢板粘结，可在转换环梁两侧腹板11钢板与转换环梁内混凝土7接触一侧以及转换环梁底板与转换环梁内混凝土7接触一侧按规范要求设置栓钉。
12）为增加转换环梁内混凝土7的局部抗压能力，可在转换环梁内混凝土7内配置钢筋。
13）为增加转换环梁内混凝土7的灌注方便性，可取消转换环梁的底板及下部圆钢，直接将上部圆钢管8延伸至转换环梁底部，将混凝土7直接灌注至原转换环梁底板底面位置。
14）为增加转换环梁梁腹板11钢板在压力作用下的抗屈曲稳定性能，可在转换环梁梁腹板11钢板内侧设置加劲板。
本发明提供一种用于混凝土筒与钢筒组合塔架的转换环梁具体的实施例，如图1所示，本实施例转换环梁由水平设置的圆环形底板4、固定在圆环形底板4上的环梁腹板11以及覆盖在环梁腹板11顶部的法兰5围合而成，其内灌注混凝土7以增加刚度，并焊接上部圆钢管8和下部圆钢管9。
本发明还提供一种用于混凝土筒与钢筒组合塔架的转换环梁的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、施工前准备：在工厂按照设计要求制造出所需构件，在施工位置预制带有体内预应力束3的混凝土塔筒1；
步骤二、焊接转换环梁：首先将栓钉焊接在环梁腹板11内侧壁上，后将环梁腹板11与法兰5底部的凸口6焊接连接，在法兰5的预应力束预留孔部位焊接上部圆钢管8，在环梁腹板11内焊接钢筋，在圆环形底板4的预应力束预留孔部位部位焊接下部圆钢管9，然后将圆环形底板4与环梁腹板11焊接连接，上部圆钢管8和下部圆钢管9互相套叠，至此，转换环梁焊接完成；
步骤三、填充混凝土7：在转换环梁内部填充混凝土7；
步骤四、吊装转换环梁：在混凝土塔筒1顶面涂抹高强胶泥，然后将转换环梁吊装就位，其中体内预应力束3穿过上部圆钢管8和下部圆钢管9，也可以先吊装转换环梁，然后在转换环梁与混凝土塔筒1顶面之间的水平缝内灌注高强灌浆料；
步骤五：焊接钢塔筒2：将转换环梁与上部钢塔筒2通过法兰5焊接连接，本步骤可以和步骤四调换；
步骤六：张拉体内预应力束3：通过预应力锚具10张拉体内预应力束3，至此，混凝土筒与钢筒组合塔架的转换环梁施工完成。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于混凝土筒与钢筒组合塔架的转换环梁，设于混凝土塔筒（1）与钢塔筒（2）之间，其特征在于：所述转换环梁为环形箱梁，由水平设置的圆环形底板（4）、固定在圆环形底板（4）上的环梁腹板（11）以及覆盖在环梁腹板（11）顶部的法兰（5）围合而成；所述圆环形底板（4）为环形箱梁的下翼缘板，所述法兰（5）为环形箱梁的上翼缘板；所述环梁腹板（11）包括内外两圈，分别焊接在圆环形底板（4）的内沿和外沿；所述法兰（5）的上表面与钢塔筒（2）固定，下表面对应两圈环梁腹板（11）的位置分别凸起形成凸口（6），所述凸口（6）与环梁腹板（11）的顶端对应连接；所述凸口（6）和环梁腹板（11）的内壁面位于同一条直线上；所述凸口（6）、环梁腹板（11）和混凝土塔筒（1）的外壁面位于同一条直线上；所述圆环形底板（4）和法兰（5）上分别对应开有预应力束预留孔，体内预应力束（3）自下而上穿过混凝土塔筒（1）和转换环梁后用预应力锚具（10）固定。
2.如权利要求1所述的一种用于混凝土筒与钢筒组合塔架的转换环梁，其特征在于：所述转换环梁内部填充混凝土（7）；所述圆环形底板（4）和法兰（5）上的预应力束预留孔之间设有圆钢管，体内预应力束（3）自下而上从混凝土塔筒（1）进入圆钢管，穿过转换环梁后用预应力锚具（10）固定。
3.如权利要求2所述的一种用于混凝土筒与钢筒组合塔架的转换环梁，其特征在于：所述圆钢管分为上下两段，上段为上部圆钢管（8），其顶端焊接在法兰（5）底面的预应力束预留孔周围；下段为下部圆钢管（9），其底端焊接在圆环形底板（4）上表面的预应力束预留孔周围；所述上部圆钢管（8）的底端和下部圆钢管（9）相交，相交部分互相套叠。
4.如权利要求2所述的一种用于混凝土筒与钢筒组合塔架的转换环梁，其特征在于：所述混凝土（7）是C60自密实微膨胀混凝土；所述混凝土（7）内配置有钢筋；所述圆环形底板（4）和环梁腹板（11）在接触混凝土（7）的一侧均设有栓钉。
5.如权利要求1所述的一种用于混凝土筒与钢筒组合塔架的转换环梁，其特征在于：所述转换环梁的纵剖截面为上窄下宽，下端宽度与混凝土塔筒（1）顶端的宽度相适应。
6.如权利要求1所述的一种用于混凝土筒与钢筒组合塔架的转换环梁，其特征在于：所述圆环形底板（4）和环梁腹板（11）均是钢板，所述环梁腹板（11）靠近体内预应力束（3）的一侧设有加劲板。
7.如权利要求6所述的一种用于混凝土筒与钢筒组合塔架的转换环梁，其特征在于：所述转换环梁内部填充混凝土（7）；所述法兰（5）底面的预应力束预留孔周围设有竖向的圆钢管，体内预应力束（3）自下而上从混凝土塔筒（1）进入圆钢管，穿过转换环梁后用预应力锚具（10）固定，所述圆钢管的底端和环梁腹板（11）的底端平齐。
8.如权利要求1~7任意一种所述的用于混凝土筒与钢筒组合塔架的转换环梁的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、施工前准备：在工厂按照设计要求制造出所需构件，在施工位置预制混凝土塔筒（1），带有体内预应力束（3）的；
步骤二、焊接转换环梁：首先将栓钉焊接在环梁腹板（11）内侧壁上，后将环梁腹板（11）与法兰（5）底部的凸口（6）焊接连接，在法兰（5）的预应力束预留孔部位焊接上部圆钢管（8），在环梁腹板（11）内焊接钢筋，在圆环形底板（4）的预应力束预留孔部位部位焊接下部圆钢管（9），然后将圆环形底板（4）与环梁腹板（11）焊接连接，上部圆钢管（8）和下部圆钢管（9）互相套叠，至此，转换环梁焊接完成；
步骤三、填充混凝土（7）：在转换环梁内部填充混凝土（7）；
步骤四、吊装转换环梁：在混凝土塔筒（1）顶面涂抹高强胶泥，然后将转换环梁吊装就位，其中体内预应力束（3）穿过上部圆钢管（8）和下部圆钢管（9）；
步骤五：焊接钢塔筒（2）：将转换环梁与上部钢塔筒（2）通过法兰（5）焊接连接；
步骤六：张拉体内预应力束（3）：通过预应力锚具（10）张拉体内预应力束（3），至此，混凝土筒与钢筒组合塔架的转换环梁施工完成。
9.如权利要求8所述的用于混凝土筒与钢筒组合塔架的转换环梁的施工方法，其特征在于，所述步骤四和步骤五的施工顺序互换，首先将转换环梁与上部钢塔筒（2）通过法兰（5）焊接连接，然后吊装转换环梁。
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