河南西华 20MW 风电场：混凝土风电塔筒模具体外预应力锚固施工工艺

混凝土风电塔筒模具体外预应力锚固技术能在不影响构筑物原有结构的前提下，达到有效的提载强化效果，而且该体系具有设计灵活、施工快捷的优点，为混凝土风电塔筒模具构件采用预制化、标准化和装配化的施工方案提供了技术条件和建设选择。与通常桥梁和旧桥加固中应用的体外索不同，混凝土风电塔筒模具配置覆盖整个混凝土塔筒模具高度的竖向预应力束，一方面是在混凝土风电塔筒模具构件承受弯矩的情况下防止混凝土出现拉应力和过早开裂;另一方面则是在交变载荷的作用下维持塔筒的固有频率，有效避免共振和疲劳失效的发生。我们基于来贺模具厂140m竖向体外预应力锚固体系的适用结构型式和锚固性能进行试验研究和分析，基于实际工况进行专用施工方法和配套施工机具的设计和工程应用，介绍钢-混塔混合塔筒体外预应力锚固体系的施工工艺。

近年来，随着混凝土风电塔筒模具的建设高度达到并超越120m，应用体外预应力技术的混凝土塔筒钢模具表现出优异的性能，成为国外风电塔筒建设的热点，并发展了多边形、多阶圆柱形、锥形等多种薄壁塔筒构型。而体外预应力锚固技术能在不影响构筑物原有结构的前提下，达到有效的提载强化效果，而且该体系具有设计灵活、施工快捷的优点，为混凝土结构构件采用预制化、标准化和装配化的施工方案提供了技术条件和建设选择。相关研究表明配置竖向体外预应力的预制拼装混凝土塔筒在减少造价、提高结构耐久性等方面具有特殊优势。

预应力混凝土塔筒钢模具不同于钢塔筒，其破坏形态是在剪力与压力的共同作用下，混凝土发生斜裂缝或者某一截面被压碎，导致塔筒破坏，失去稳定性。在机组运行时，塔架在外荷载的作用下会发生变形和位移，作用在塔顶的轴向压力会产生对塔架各截面的弯矩，当外荷载达施加到一定值时，弯矩的增大会导致塔架某一截面超出其屈曲極限，局部失稳，使得塔架发生破坏，要解决这一问题，相关研究表明可以施加竖向体外预应力锚固体系，在同样的荷载工况下，预应力塔筒比钢塔筒的变形和应力都要小，若不考虑混凝的开裂，随着塔筒高度的增加，预应力塔筒比钢塔筒更能适应恶劣环境。然而目前我国混凝土塔筒的建设还比较少，对混凝土塔筒所需的体外预应力锚固技术研究有待加强。

本文以河南西华20MW风电场为例进行塔筒外预应力技术可行性分析。该项目采用了钢-混塔混合塔筒作为塔架，并使用了体外预应力锚固体系的施工技术，混凝土塔筒结构采用锥筒截断拼装技术，塔架从下到上为4段混凝土塔筒，1段混凝土转接环和3段钢塔筒组成，塔筒体外预应力主要施加在塔架的混凝土段。