风能作为一种清洁高效的能源,已经成为新能源利用的重点。风力发电近年来发展十分迅速,风电技术也得到了快速发展。塔架作为风力发电机主要的承重构件,在确保机组稳定运行中起着重要作用。考虑到公路运输限高的问题,底部直径超过4.5m的风机塔筒已经超过公路运输限高的要求。对于未来研发更高功率的风机,更大直径的塔筒运输成为必须考虑的问题。为解决这一问题,考虑将塔筒沿纵向分成多个弧形板,运输至现场拼装。目前国内外学者对分片装配式塔筒研究较少,尤其是此类塔筒的连接强度和承载能力需要进一步研究。论文主要针对装配式钢制塔筒段在压弯荷载作用下的承载性能进行试验研究和有限元分析,并对足尺装配式塔筒段和塔架进行承载能力分析,结合规范给出设计建议。论文主要完成以下工作:(1)进行了1个无加劲试验筒、2个纵向分片加劲筒(矩形、T型)在压弯荷载作用下的试验研究,通过监测3个试验筒变形发展及试验筒P-δ曲线、应变片读数,研究了不同的加劲形式对构件刚度、承载力、延性及破坏模式的影响。研究表明,分片纵向加劲的方案有效提高了试件的承载力与延性,改变了试件的破坏模式。(2)采用ABAQUS有限元软件对整个装配件进行精细化建模分析,模型中考虑初始缺陷、加工误差、实际边界条件等因素的影响,将有限元分析结果与试验结果进行对比,验证并修正有限元模型。研究表明,有限元分析结果与试验结果吻合良好,数值模拟中需考虑设计制造偏差与试件的初始缺陷的影响。(3)将纵向分片塔段应用到实际足尺全塔段模型下进行分析,将分片装配式内加劲塔筒与常规塔筒模态、屈曲稳定性能及缺陷敏感性进行系统比较,论证其应用的可行性。研究表明,分片塔筒纵向连接强度满足要求,装配式内加劲的方案可以提高塔筒的刚度和承载力,降低塔筒的缺陷敏感性。(4)结合高耸结构设计规范、钢结构设计标准、欧洲规范,给出纵向分片塔筒设计建议,为实际工程设计提供参考。研究表明,满足连接要求的T型钢及连接螺栓群宜按实际受力设计;考虑加劲效果的T型钢应适当增加尺寸,螺栓群承载力建议不小于T型钢翼缘截面承载力。