大直径薄壁中空夹层钢管混凝土风电塔筒浇筑稳定性分析与试验验证

陈秋华; 黎焱; 裴蕾; 王宇航; 金开元

doi:10.3724/j.gyjzG25052204

大直径薄壁中空夹层钢管混凝土风电塔筒浇筑稳定性分析与试验验证

doi: 10.3724/j.gyjzG25052204

1. 金风科技股份有限公司, 北京 100176;
2. 重庆大学土木工程学院, 重庆 400045

基金项目:

国家自然科学基金项目（52221002）；国家重点研发计划（2023YFB4203300 ）。

详细信息

作者简介:
陈秋华，硕士，正高级工程师，主要从事整机设计、风机气动、结构等方面研究，chenqiuhua@goldwind.com。

通讯作者:
裴蕾，博士研究生，主要从事钢-混凝土组合结构等方面的研究，peilei@stu.cqu.edu.cn。

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出版历程
- 收稿日期: 2025-05-22
- 网络出版日期: 2026-11-06

Stability Analysis and Experimental Verification for Casting Large‑Diameter Thin‑Walled CFDST Wind Turbine Towers

1. Goldwind Science & Technology Co., Ltd., Beijing 100176, China;
2. College of Civil Engineering, Chongqing University, Chongqing 400045, China

摘要

摘要: 风电机组大型化和降本增效的需求，推动了大直径薄壁中空夹层钢管混凝土风电塔筒的发展。针对该新型风电塔筒在混凝土浇筑过程中的结构稳定性问题，开展了系统的理论分析与试验研究。基于相似理论设计了缩尺模型试验，利用压力传感器和三维数字图像技术（DIC）实时监测浇筑过程中钢管壁变形和混凝土压力传递，系统分析其受力与变形特性。通过建立三维数值模型，探讨了混凝土浇筑高度、浇筑时支撑结构布置以及钢管径厚比对结构变形的影响规律。结果表明：内钢管稳定性显著低于外钢管，在浇筑过程中更易发生弹性失稳，钢管径厚比、浇筑高度和支撑间距是影响钢管壁变形的关键因素，其中支撑间距影响最为显著。
- 中空夹层钢管混凝土 /
- 风电塔筒 /
- 结构稳定性 /
- 大直径薄壁结构 /
- 混凝土浇筑
Abstract: The increasing demand for large-scale wind turbines， which require cost reduction and efficiency improvement， has promoted the development of large-diameter thin-walled concrete-filled double-skin steel tubular （CFDST） wind turbine towers. This study systematically investigated the structural stability of CFDST towers during concrete casting through both theoretical analysis and experimental studies. A scaled model test was designed based on similarity theory. Pressure sensors and three-dimensional digital image correlation （DIC） technology were employed to monitor the real-time deformation of the steel tube walls and the pressure transmission in the concrete during pouring. A three-dimensional numerical model was developed to study the effects of concrete pouring height， temporary support arrangement， and steel tube diameter-to-thickness ratio on structural deformation. The results showed that the inner steel tube exhibited significantly lower stability than the outer one and was more likely to experience elastic instability during casting. Among the influencing factors， the diameter-to-thickness ratio， pouring height， and support spacing all affected wall deformation， with support spacing having the most significant impact. The findings offer theoretical support and practical guidance for the construction of large-diameter CFDST wind turbine towers.
- concrete-filled double-skin steel tube （CFDST） /
- wind turbine tower /
- structural stability /
- large-diameter thin-walled structures /
- concrete pouring

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