预应力混凝土—钢组合风电塔架钢箱混凝土连接段性能研究

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1、学巧代号１０５３２学号８１２０１１０７２分类号ＴＫ８３密级公开／機＼碱為Ａ爹ＨＵＮＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕±学位论文预应力混凝±－钢组合风电塔架钢箱混凝止连接段性能研究学位申请人姓名李正超培养单位±木工程学院导师姓名及职称许斌教授学科专业结构工程研究方向组合风电塔架性能研究论文提交日期２０１５年０５月３０日学校代号：10532学号：S12011072密级：公开湖南大学硕士学位论文预应力混凝土-钢组合风电塔架钢箱混凝土连接段性能研究学位

2、申请人姓名：李正超导师姓名及职称：许斌教授培养单位：土木工程学院专业名称：结构工程论文提交日期：2015年05月30日论文答辩日期：2015年06月03日答辩委员会主席：李正农教授Studyontheperformanceofconcrete-filledsteelboxconnectionofprestressedconcrete-steelhybridwindturbinetowerbyLIZhengchaoB.E.(HenanUniversity)2012Athesissubmittedinpartialsatisfa

3、ctionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinCivilEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorXUBinMay,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明；所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加ｙｘ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集

4、体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。１？。作者签名：麥宣日期；７皆年＾月／日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１．保密□，在年解密后适用本授权书。２．不保密囚。＂＂（请在上相

5、应方框内打Ｖ）／＾月／口日作者签名：＾日期；＞！；￥：年导师签名；＿歡＼／日期：年月日＾预应力混凝土-钢组合风电塔架钢箱混凝土连接段性能研究摘要风能是一种蕴藏丰富，分布广泛，清洁的可再生资源。目前，国内已建成的风电塔架多采用钢塔形式。随着大型兆瓦级风力发电机组的发展，塔架的高度不断变高，截面尺寸不断变大，这就增加了塔段的制作和运输难度。混凝土塔架可以解决制作和运输上的难题，但是由于其自重较大，单一的混凝土塔架不能满足风电塔架日益增长的高度要求。基于以上原因，将混凝土塔架和钢塔架组合，充分发挥两种材料的优势，设

6、计一种预应力混凝土—钢组合风电塔架，为大型风力发电机组的发展提供一种新途径。在进行组合风力发电塔架结构设计中，预应力混凝土塔段与钢塔段的连接是该结构的关键部分。本文提出一种新型的连接段方案—钢箱混凝土连接段，它可以提高连接段整体刚度，改善连接段钢箱下部混凝土受力性能，使其应力分布更加均匀，避免出现拉应力。由于目前对预应力混凝土—钢组合风电塔架连接段的设计与分析研究非常有限，因此本文通过对组合风电塔架连接段开展数值分析以及试验研究工作，可以为我国组合风电塔架的设计与研究提供参考。本文主要开展以下工作：（1）提出组合风电塔架连接

7、段的选型设计，并通过对四种连接段方案的对比分析，得出钢箱混凝土连接段具有显著的优势。通过简化力学模型，计算分析钢箱混凝土连接段的受力特点。（2）利用有限元分析软件ABAQUS，对钢箱混凝土连接段与传统厚型法兰盘连接段方案整体建模，并分别进行弹性和弹塑性分析，对比两种连接方案计算结果，得出钢箱混凝土连接段在受力性能上的优越性。（3）以2MW风力发电塔架为研究对象，设计钢箱混凝土连接段局部节点缩尺模型，利用液压作动器对其进行静力加载试验。通过分析试验构件的力学行为，得出钢箱混凝土连接段设计的合理性。（4）在钢箱混凝土连接段试验研

8、究的基础上，对试验模型进行有限元建模分析，通过对比数值计算与试验结果，验证试验研究的准确性。关键词：组合风力发电塔架；连接段；钢箱混凝土；试验研究；有限单元法；弹塑性分析II硕士学位论文AbstractWindenergyisakindofabundant,widelydistribute