本发明涉及风力发电技术领域。
背景技术：
风力发电是可再生能源领域最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一，同时在全球范围内风力资源分布广泛、储量丰富。根据gwec的统计，截至2019年底，全球风电累计装机容量为651gw，相较2001年底增长超过26倍，年均复合增长率约为20.12％。风力发电工程的高速发展对风电塔架的要求也愈来愈高，传统的塔架多为纯钢塔筒和混凝土塔筒，但是纯钢塔筒由于刚度小无法满足140米及以上塔筒要求，同时混凝土塔筒也由于塔筒自身重量和体型的原因，目前的塔筒高度也只达到了160米。为了解决以上出现的问题，格构式-钢塔组合塔筒愈发火热起来，但是格构式的撑杆与柱的连接节点在长期风荷载作用下易出现疲劳破坏，节点耗能能力也较差，节点破坏后的更换也是一大问题。
为了解决节点的以上问题，进一步推进风能资源的开发，本发明提出一种可更换的自复位节点耗能连接装置。该装置将连接件的拉力与压力，利用波纹面转化为预应力杆的拉力，并通过接触面和波纹面的摩擦力耗散输入的能量，通过预应力杆形成的回复力实现构件的自复位。该装置更换简单，安装简便，耗能效果好，适用于风电格构式塔架的连接节点耗能，在其他格构式领域也具有广阔的工程应用前景。
技术实现要素：
本发明公开了一种可更换的自复位节点耗能连接装置：该装置由拉板和压板两部分组成，拉板与压板的接触面为可相互嵌固的柱面波纹面，并对波纹面做喷砂处理。拉板分为t形拉板和u形拉板两部分，另外t形板i段和u形板ii段沿厚度方向打孔，其中i段为跑道孔，ii段则为正常的圆孔，最后利用拉板螺栓串接并施加预拉力。所述压板分为上压板与下压板，压板之间通过预应力拉杆连接，压板预留波形槽位以便与拉板波纹面嵌合，同时压板上下部位保持为平段，以限制压板与拉板间的竖向错动。对压板外表面沿长度方向焊接c型钢，加强面外刚度，防止压板出现面外屈曲变形。
该装置通过t形板段和u形板之间的接触面和压板与拉板间的波纹面的摩擦力耗散输入的能量，同时通过压板上预应力杆的回复力实现构件的自复位。该装置更换简单，传力明确，可工厂批量生产，安装简便，耗能效果好，在格构式塔架连接领域具有广阔的工程应用前景。
本发明的技术方案如下：
一种可更换的自复位节点耗能连接装置，该装置包含上压板、下压板、t形拉板、u形拉板、拉板高强螺栓、预应力拉杆、连接螺栓、喷砂涂层、跑道孔、正常圆孔。该装置t形拉板和u形拉板相互嵌固并利用拉板高强螺栓连接；上压板和下压板通过预应力拉杆连接，压板面做喷砂涂层处理以增大接触面摩擦。
上压板和下压板内表面为由圆柱面式的连续波纹面，波纹面做喷砂涂层处理。同时，在长度方向利用预应力拉杆连接，预应力拉杆不通过t形拉板和u形拉板，防止限制拉板间位移，影响装置耗能。t形拉板的i段和u形拉板的ii段于平面内嵌固相合，并保证波纹相位一致。另外在厚度方向，i段采用孔径较大的跑道孔，ii段采用正常圆孔，拉板高强螺栓穿过跑道孔和正常圆孔，利用接触面摩擦力连接拉板。跑道孔截面为由两平行边和半圆组成的封闭跑道样形状。
耗能装置安装于风电塔筒格构式塔架结构的撑杆与立柱，装置两端采用高强螺栓连接撑杆板和立柱连接板。在正常工作下，装置内摩擦面吸收耗散能量，同时利用预应力拉杆实现装置的自动复位。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)该耗能装置用于格构式塔架节点连接，可耗散杆件输入的能量，在结构正常使用过程中，可有效的解决节点的疲劳问题，延长结构使用寿命。
(2)该耗能装置与待连接构件通过螺栓连接，方便更换和检修，可解决工程中因节点破坏使结构无法使用的问题。
(3)该耗能装置利用预应力杆可以实现u形拉板和t形拉板的自复位，装置自身的使用寿命较长。
(4)该耗能装置构造简单，制作与安装方便，在实际工程中具有很强的可操作性。
附图说明
图1为本发明的自复位节点耗能连接装置的整体示意图；
图2为本发明的t形拉板整体示意图；
图3为本发明的u形拉板整体示意图；
图4为本发明的t形拉板和u形拉板的连接示意图；
图5为本发明的上压板整体示意图；
图6为本发明在钢管混凝土与撑杆中的连接示意图
图中：1-t形拉板、2-u形拉板、3-上压板、4-下压板、5-连接螺栓、6-预应力拉杆、7-c形槽钢、8-t形拉板i段、9-跑道孔、10-喷砂涂层、11-u形拉板ii段、12-圆孔、13-拉板高强螺栓、14-压板内侧波纹面、15-钢管混凝土柱、16-撑杆。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明作进一步描述。
如图1所示，该自复位节点耗能连接装置由拉板和压板两部分组成。拉板分为t形拉板(1)和u形拉板(2)两部分；压板分为上压板(3)和下压板(4)，并通过预应力拉杆(6)连接，同时压板面外焊接c形槽钢(7)，增大面外刚度。防止压板面外产生过大变形。拉板通过连接连栓(5)和待连接件相接。
如图2所示，t形拉板的(1)i段(8)表面为柱面波纹面，同时表面为喷砂涂层(10)，增大与u形拉板和压板之间的摩擦力。i段沿厚度方向开跑道孔(9)，贯穿高度方向。跑道孔(9)由半圆和直边组成，相较于正常孔更大，方便拉板之间的相互滑动。
如图3所示，u形拉板(2)ii段(11)侧面和t形拉板的i段，采用完全相同的柱面波纹面，以便相互组装。ii段(11)厚度方向为普通圆孔(12)。
如图4左所示，t形拉板(1)和u形拉板(2)相互嵌合，孔位对齐。并通过拉板高强螺栓(13)串接，在拉板之间形成摩擦力。拉板表面均做喷砂涂层(10)处理，拉板嵌合后与压板(4)互补槽位相合，同时压板(4)四边变为平段，防止拉板从槽位中滑出；如图4右所示，耗能连接装置将顺板面方向的力，变换为垂直板方向的力，并通过上压板(3)、下压板(4)、预应力拉杆(6)和c形槽钢(7)抵抗垂直板面的力，同时预应力拉杆(6)的回复力将装置复位。
如图5所示，压板(4)内柱面波纹面(14)与拉板面互补嵌合。同时，上压板(3)与下压板(4)之间通过预应力拉杆(6)连接。压板面外沿长度方向焊接c形槽钢(7)，增大面外刚度。
如图6所示，新型格构式风电塔筒中常见有钢管混凝土柱(15)与撑杆(16)的连接，利用通过螺栓(5)连接耗能装置，可耗散输入的能量，避免连接板焊缝处出现疲劳破坏。
本发明提出了一种可更换的自复位节点耗能连接装置，由拉板、压板、预应力拉杆和螺栓组成。该装置通过接触面和波纹面的摩擦力耗散输入的能量，通过预应力拉杆的回复力实现构件的自复位。该装置更换简单、安装简便、耗能效果好、疲劳寿命高，具有广阔的工程应用前景。
以上所述仅仅是本发明的优选实施方案，但是本发明并不局限于上述的具体实施方案。在本领域的普通技术人员在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干修改、补充或改用类似方式替代，这些也应视作本发明的保护范围。
尽管本文较多地使用了：1-等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明的精神相违背的。
1.一种可更换的自复位节点耗能连接装置，涉及风力发电技术领域，其特征是：该装置包含t形拉板(1)、u形拉板(2)、上压板(3)、下压板(4)、连接螺栓(5)、预应力拉杆(6)、c形槽钢(7)、t形拉板i段(8)、跑道孔(9)、喷砂涂层(10)、u形拉板ii段(11)、圆孔(12)、拉板高强螺栓(13)、压板内侧波纹面(14)、钢管混凝土柱(15)、撑杆(16)；该装置t形拉板(1)和u形拉板(2)相互嵌固并利用拉板高强螺栓(13)连接；上压板(3)和下压板(4)通过预应力拉杆(6)连接，压板面做喷砂涂层(10)处理以增大接触面摩擦。
2.根据权利要求1所述的一种可更换的自复位节点耗能连接装置，其特征在于：上压板(3)和下压板(4)整体均为矩形板，两者构造与加工完全一致，压板内表面为由圆柱面组成的连续波纹面，波纹面做喷砂涂层(10)处理。上压板(3)和下压板(4)之间在长度方向利用预应力拉杆(6)连接，预应力拉杆(6)不通过t形拉板(1)和u形拉板(2)。
3.根据权利要求1所述的一种可更换的自复位节点耗能连接装置，其特征在于：t形拉板(1)和u形拉板(2)的上下表面均为与上压板(3)和下压板(4)内表面互补的连续柱面波纹面，并对波纹面喷砂处理。t形拉板(1)的i段(8)和u形拉板(2)的ii段(11)于平面内嵌固相合，并保证波纹相位一致。另外厚度方向，i段采用较大的跑道孔(9)，ii段采用普通圆孔(12)，拉板高强螺栓(13)穿过跑道孔(9)和正常圆孔(12)，利用接触面摩擦力连接拉板。
4.根据权利要求1所述的一种可更换的自复位节点耗能连接装置，其特征在于：t形拉板(1)和u形拉板(2)的外端通过连接螺栓(5)与外部待连接构件相接。
5.根据权利要求1所述的一种可更换的自复位节点耗能连接装置，其特征在于：上压板(3)和下压板(4)的外表面沿长边方向焊接c形槽钢(7)，开口向内。
技术总结