風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)設(shè)計.doc

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1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)的設(shè)計與施工一、基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)與類型1.根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組型號與容量自身特性，要求基礎(chǔ)承載載荷也各不相同，表10-1列出幾種大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)載荷。2.風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)。根據(jù)風(fēng)電場場址工程地質(zhì)條件和地基承載力以及基礎(chǔ)荷載、尺寸大小不同，從結(jié)構(gòu)的形式看，常用的可分為塊狀基礎(chǔ)和框架式基礎(chǔ)兩種。塊狀基礎(chǔ)，即實體重力式基礎(chǔ)，應(yīng)用廣泛，對基礎(chǔ)進(jìn)行動力分析時，可以忽略基礎(chǔ)的變形，并將基礎(chǔ)作為剛性體來處理，而僅考慮地基的變形。按其結(jié)構(gòu)剖面又可分為“ 凹”形和“凸”形兩種；前者如圖10-5所示，基礎(chǔ)整個為方形實體鋼筋混凝土后者如圖10-6型式；后者與前者相比，均屬實體基礎(chǔ)，區(qū)

2、別在于擴(kuò)展的底座盤上回填土也成了基礎(chǔ)重力的一部分，這樣可節(jié)省材料降低費用。 框架式基礎(chǔ)實為樁基群與平面板梁的組合體，從單個樁基持力特性看，又分為摩擦樁基和端承樁基兩種：樁上的荷載由樁側(cè)摩擦力和樁端阻力共同承受的為摩擦樁基礎(chǔ)；樁上荷載主要由樁端阻力承受的則為端承樁基礎(chǔ)。3. 根據(jù)基礎(chǔ)與塔架（機(jī)身）連接方式又可分為地腳螺栓式和法蘭式筒式兩種類型基礎(chǔ)。前者塔架用螺母與尼龍彈墊平墊固定在地肢螺栓上，后者塔架法蘭與基礎(chǔ)段法蘭用螺栓對接。地腳螺栓式又分為單排螺栓、雙排螺栓、單排螺栓帶上下法蘭圈等。二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)設(shè)計的前期準(zhǔn)備工作及有關(guān)注意事項風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基礎(chǔ)用于安裝、支承風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。平衡風(fēng)力發(fā)電

3、機(jī)組在運行過程中所產(chǎn)生的各種載荷，以保證機(jī)組安全、穩(wěn)定地運行。因此，在設(shè)計風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)之前，必須對機(jī)組的安裝現(xiàn)場進(jìn)行工程地質(zhì)勘察。充分了解、研究地基土層的成因及構(gòu)造，它的物理力學(xué)性質(zhì)等，從而對現(xiàn)場的工程地質(zhì)條件作出正確的評價。這是進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計的先決條件。同時還必須注意到，由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安裝，將使地基中原有的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，故還需應(yīng)用力學(xué)的方法來研究載荷作用下地基土的變形和強(qiáng)度問題。以使地基基礎(chǔ)的設(shè)計滿足以下兩個基本條件：1）要求作用于地基上的載荷不超過地基容許的承載能力，以保證地基在防止整體破壞方面有足夠的安全儲備。2）控制基礎(chǔ)的沉降，使其不超過地基容許的變形值。以保證風(fēng)力

4、發(fā)電機(jī)組不因地基的變形而損壞或影響機(jī)組的正常運行。因此，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)設(shè)計的前期準(zhǔn)備工作是保證機(jī)組正常運行必不可少的重要環(huán)節(jié)。三、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對基礎(chǔ)的要求及基礎(chǔ)的受力狀況圖10-3所示為某風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運行時，機(jī)組除承受自身的重量Q處，還要承受由風(fēng)輪產(chǎn)生的正壓力P、風(fēng)載荷q以及機(jī)組調(diào)各時所產(chǎn)生的扭矩Mn等載荷的作用。這些載荷主要是靠基礎(chǔ)予以平衡，以確保機(jī)組安全、穩(wěn)定運行。圖10-7 顯示了上述這些載荷在基礎(chǔ)上的作用狀況，圖中Q和G分別為機(jī)組及基礎(chǔ)的自重。傾覆力矩M是由機(jī)組自重的偏心、風(fēng)輪產(chǎn)生的正壓力P以及風(fēng)載荷q等因素所引起的合力矩。Mn為機(jī)組調(diào)向時所產(chǎn)生的扭矩。剪力F則由內(nèi)輪

5、產(chǎn)生的正壓力戶以及風(fēng)載荷g所引起。但在一般情況下，由于剪力F 及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在調(diào)向過程中所產(chǎn)生的扭矩Mn 一般都不很大，且與其它載荷相比要小得多，所以在考慮到不影響計算效果的同時，又能滿足工程要求的前提下，筆者認(rèn)為：在實際計算中，此兩項可以略去不計。因此在對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)的設(shè)計中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對基礎(chǔ)所產(chǎn)生的載荷主要應(yīng)考慮機(jī)組自重Q與傾覆力矩M兩項。經(jīng)上述簡化后，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)的力學(xué)模型如圖10-8所示。四、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)的設(shè)計與計算根據(jù)我們多年來從事風(fēng)力發(fā)電機(jī)組研制的經(jīng)驗，在參考土建設(shè)計的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的基礎(chǔ)上認(rèn)為：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組基礎(chǔ)的設(shè)計與計算通常應(yīng)包括以下五個方面：基礎(chǔ)混凝土重量及幾何尺寸的計算、基礎(chǔ)底部壓力所產(chǎn)生的偏心距計算、土壤壓力的計算、設(shè)計配筋、抗沖切強(qiáng)度校核。Ft混凝土的抗沖切強(qiáng)度；bm沖切破壞斜截面上的上邊長b與下邊長Bb的平均值bm=（b+Bb/2；A考慮沖切載荷時取用的梯形面積（圖10-10中的陰影面積）。