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 ;
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