大直径组合风电塔柱受力性能研究

针对15 MW级大功率海上风力发电设施，提出双层钢壳内填充混凝土的组合风电塔柱结构。为明确该组合塔柱设计方案的合理性，通过实体-板壳有限元分析和理论计算，对比组合塔柱及钢塔柱的受力性能。研究结果显示，相比于以往大直径钢塔柱，依据横截面抗弯能力等效而设计的组合塔柱可使塔柱外径降低约15%，最大钢塔壁厚度降低约50%。组合塔柱填充混凝土为钢塔壁提供侧向约束而避免钢塔柱局部屈曲，使得组合塔柱不利节段的抗压承载力提高32%～45%。组合塔柱提高截面抗弯模量而使钢塔壁最大活载弯曲应力减小约13%，有利于减小该风电塔柱的风载疲劳效应。双层钢壳与混凝土组合塔柱可改善独柱式风电塔柱的受力性能，降低加工及吊装难度，节约钢材用量，可供大功率风电塔柱设计参考。