Page 60 - 电力与能源2021年第二期
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2 0 8 常秀端: 小型风机基础优化设计分析探讨
下, 结合 GB50135 — 2019 《 高耸结构设计标准》 中 行)》 要求, 风机基础应进行抗滑稳定和抗倾覆稳
对其中的系数进行选择判断, 尽量优化风机基础 定计算 [ 3 ] , 在最不利工况( 极限风速工况) 抗滑和
的工程量, 降低项目工程造价, 同时设计方案的承 抗倾覆稳定安全系数应满足: 抗滑稳定安全系数
载力、 抗倾覆、 变形量等应通过验证。 1.3 ,抗倾覆稳定安全系数 1.6 。
1.2 荷载组合工况 1.4.2 地基应力限制条件
在 FD003 — 2007 《 风电机组地基基础设计规 按 GB50007 — 2011 《 建 筑 地 基 基 础 设 计 规
定( 试行)》 中, 在正常和极端工况下, 考虑风电机 范》、 GB 50135 — 2019 《 高 耸 结 构 设 计 标 准 》、
组荷载不确定性和荷载模型偏差等因素的荷载修 FD003 — 2007 《 风 电 机 组 地 基 基 础 设 计 规 定 ( 试
正安全系数为 1.35 , 荷载分项系数如下 [ 1 ] : 永久 行)》 规定。
荷载分项系数( 不利 / 有利) 为 1.2 / 1 , 可变荷载分 正常运行工况下地基应力应满足以下条件:
项系数( 不利 / 有利) 为1.5 / 0 , 疲劳荷载分项系数 地基最大应力应小于地基允许压应力;
为 1 , 偶然荷载分项系数为 1 , 结构重要性系数为 地基最小应力应大于零。
极限风速工况下地基应力应满足以下条件:
1 , 荷载修正安全系数为 1.35 。
由于国内标准主要适用于大型风机基础, 对 地基 最 大 应 力 应 小 于 1.2 倍 地 基 允 许 压
风机的各种极端工况组合要求较高, 基础设计工 应力;
程量一般会比较偏大, 不完全适用于小型风机基 地基最小应力基础脱离底面 的 面 积 应 小 于
础。为了优化风机基础设计, 降低工程造价, 在国 1 / 4 总面积。
1.4.3 风机基础倾斜限制条件
内规范的基础上, 本项目小型风机基础设计的荷
抗倾力矩设计值 / 倾覆力矩设计值的比值须
载工况组合参照了国际相关标准 GL2010 德国劳
满足 > 安全系数 1.6 。
式船级社风机认证指南, 荷载组合如表 1 所示。
基础倾斜方向实际受压区域两边缘的最终沉降
表 1 GL2010 规范荷载安全系数表
差与其实际受压区域宽度的比值须满足<0.005 。
不利荷载
荷载类型 有利荷载 1.5 基础方案比选
正常和极端 非正常 运输和安装
空气动力学荷载 1.35 1.1 1.50 该项目所处位置靠近海域, 根据勘察报告, 风
运行荷载 1.35 1.1 1.50 0.9 机基础可做扩展基础或桩基础, 两种基础方案比
重力荷载 1.35 / 1.10 1.1 1.25 0.9
其他内部荷载 1.25 1.1 1.30 0.9 选如表 2 所示。
温度效应 1.35 - - - 表 2 独基与桩基技术经济性比较
1.3 基础形式选择 项目 基础 开挖及 是否经济 施工做法
国内陆上风力机基础应用较多的是重力式基 持力层 回填量
基底约 -1.5m , 已
②1 粉质
础( 扩展基础) 和桩基础。扩展基础的形式多样, 独基 稍大 是 到 达 持 力 层, 基 础
粘土
应用较广的是方形、 八角形、 圆形及圆形肋梁基 完成后再回填
桩长 约 13 m ; 承 台
础。由于陆上风力机基础承受巨大的弯矩荷载,
桩 + 承台 ⑤ 粉质粘土 稍小 否 基底约 -1.5m , 同
竖向和水平荷载相对较小, 与其他结构扩展基础 样需开挖回填
受力特性存在较大差异, 扩展基础的基底反力分 因独基时, 基础持力层的地基承载力特征值
布对基础的受力特性影响较大 [ 2 ] 。本项目风机为 比较低, 仅有 80kPa , 但独基基底埋深较浅, 开挖
小型风机, 轮毂中心高度为 8.3m , 根据地质勘察 及回填量不大, 基础混凝土及用钢量合理, 故独基
报告结论, 此项目采用扩展基础或桩基, 经两种方 和桩基两种方案经比较后采用独立基础方案。
案做 经 济 性 对 比 后, 找 出 最 优 的 风 机 基 础 设 计
2 计算结果分析
方案。
1.4 基础设计限制条件 2.1 基础基本计算条件
1.4.1 风机基础稳定限制条件 风机的基础尺寸:
按 GB50135 — 2019 《 高 耸 结 构 设 计 标 准》、 基础底板半径 R=1.65m ;
FD003 — 2007 《 风 电 机 组 地 基 基 础 设 计 规 定 ( 试 基础棱台顶面半径 R 1=1.2m ;