风力发电机组基础设计

1、风力发电机组基础的设计与施工一、基础的结构与类型10-1列出几1. 根据风力发电机组型号与容量自身特性，要求基础承载载荷也各不相同，表 种大型风力发电机基础载荷。A 10 1生产厂单机密 k*迦门-J. LX水甲力丿k科f lE/X ItN * m)H1V1 tLX * n, iRnxi 217RHM S43011 1K72SORDt AMK300|也1UWE Wk30045y4XM)50(15103771(1-124364运达足由250冈1丽半却750710452M5Nf协上金诚2. 风力发电机基础均为现浇钢筋混凝土独立基础。 根据风电场场址工程地质条件和地基承载 力以及基础荷载、尺寸大小不

2、同，从结构的形式看，常用的可分为块状基础和框架式基础两 种。块状基础，即实体重力式基础，应用广泛，对基础进行动力分析时，可以忽略基础的变形， 并将基础作为刚性体来处理，而仅考虑地基的变形。按其结构剖面又可分为“凹”形和 凸”形两种；前者如图10-5所示，基础整个为方形实体钢筋混凝土后者如图10-6型式；后者与前者相比，均属实体基础，区别在于扩展的底座盘上回填土也成了基础重力的一部分，这样可节省材料降低费用。LF.1O175牡T.75lr J*1T4 1it-j:me 岳10-5門刑旱綿结构C1G*-C15框架式基础实为桩基群与平面板梁的组合体， 从单个桩基持力特性看，又分为摩擦桩基和端 承桩基

3、两种：桩上的荷载由桩侧摩擦力和桩端阻力共同承受的为摩擦桩基础；桩上荷载主要由桩端阻力承受的则为端承桩基础。3. 根据基础与塔架（机身）连接方式又可分为地脚螺栓式和法兰式筒式两种类型基础。前 者塔架用螺母与尼龙弹垫平垫固定在地肢螺栓上，后者塔架法兰与基础段法兰用螺栓对接。地脚螺栓式又分为单排螺栓、双排螺栓、单排螺栓带上下法兰圈等。二、风力发电机组基础设计的前期准备工作及有关注意事项风力发电机组的基础用于安装、支承风力发电机组。平衡风力发电机组在运行过程中所产生的各种载荷，以保证机组安全、稳定地运行。因此，在设计风力发电机组基础之前，必须对 机组的安装现场进行工程地质勘察。充分了解、研究地基土层的

4、成因及构造，它的物理力学性质等，从而对现场的工程地质条件作出正确的评价。这是进行风力发电机基础设计的先决条件。同时还必须注意到，由于风力发电机组的安装，将使地基中原有的应力状态发生变化， 故还需应用力学的方法来研究载荷作用下地基土的变形和强度问题。以使地基基础的设计满足以下两个基本条件：1）要求作用于地基上的载荷不超过地基容许的承载能力，以保证地基在防止整体破坏方面 有足够的安全储备。2）控制基础的沉降，使其不超过地基容许的变形值。以保证风力发电机组不因地基的变形而损坏或影响机组的正常运行。因此，风力发电机组基础设计的前期准备工作是保证机组正常运行必不可少的重要环节。三、风力发电机组对基础的要

5、求及基础的受力状况图10-3所示为某风力发电机组，当风力发电机组运行时，机组除承受自身的重量Q处，还要承受由风轮产生的正压力 P、风载荷q以及机组调各时所产生的扭矩 M等载荷的作用。这 些载荷主要是靠基础予以平衡，以确保机组安全、稳定运行。图10-7显示了上述这些载荷在基础上的作用状况，图中Q和G分别为机组及基础的自重。倾覆力矩M是由机组自重的偏心、风轮产生的正压力 P以及风载荷q等因素所引起的合力矩。M为机组调向时所产生的扭矩。剪力F则由内轮产生的正压力户以及风载荷g所引起。但在一般情况下，由于剪力F及风力发电机组在调向过程中所产生的扭矩M 般都不很大，且与其它载荷相比要小得多，所以在考虑到

6、不影响计算效果的同时，又能满足工程要求的前提下，笔者认为：在实际计算中，此两项可以略去不计。因此在对风力发电机组基础的设计中，风力发电机组对基础所产生的载荷主要应考虑机组自重Q与倾覆力矩M两项。经上述简化后，风力发电机组基础的力学模型如图10-8所示。氏1匚閨-7载荷在基础上的作用状况四、风力发电机组基础的设计与计算【就力发电机塑基础的力学撲璽根据我们多年来从事风力发电机组研制的经验,在参考土建设计的有关标准和规范的基础上基础混凝土重量及几何尺设计配筋、抗冲切强度校认为：风力发电机组基础的设计与计算通常应包括以下五个方面： 寸的计算、基础底部压力所产生的偏心距计算、土壤压力的计算、 核。（）也

7、础混凝L世豪及兀何尺的订订权卜罔）0-8所可啲风力疑电机组拿础的力学攬舉可知：确址嚅础混凝J C及几 胃尺寸的竦则是娶保证其白塑量G和机组自塑Q祈产生的厲定力矩应大于机粗迄i: h| 所产生的倾SJjM- M_. It关系式贡 +C10-47 ）TAt B M；紬的底边忙寸：K安全系数（根据经验懺取2为宜）.注r由于式（10-5）中G和B均为未知因此在应用式（10-5）计舞華础混嚴土愛 G及几働尺寸B时，需苜先*找安装现场腿醴持力圧土壇的睜许承战力CP）能姑梶 A 10 -5 ）怙算出较为合理的混凝土捷 G及其底边只I阻（J基础I氏部压力所产生的偏心距计算丑mq力农电机组这类僖心受压的棊删 见

8、is io 7人为确保机组能安全绘定地运彳,所件栽霽对蓦雕部压力所产生的i心不宜过天以保证站础不負1姣生过大 的博斜-网此对于风力发电机组这类动力机械而th K屈础底删压力所严r的啊右 -收宜控制在B的池也内-其公成为 -1 . 4 Q -I： B 6（三上壤压力的计算M丿丿吐业机组左不同工况下运行时所产生的 载荷是通辻慕础怖递稔地拿于是基础与地营之间 便产宅了接Wk力円时乂是地展捏作増于16确的 星廳压力因此在按计糯華础对地基土 壤的作用力时.-SHS考丨乓电 机姐自克Q以及坯覆力腿M“对堆碁的孚响分 别求出它们对Jfc幕撕宀牛的用力珈厨求得 联础度血上壤 的鈕）J力当卑仙底部压力所产 宅的

9、伯心Bt基础底廁土壤斥力的分布 卫禅乖如阳10-9所禾.为确葆风力发电机创绍能安全儘宦地运f几 M的底面上壊的MAN：力户-不稠超过土壤的容许承駛力P.其公式K(10 48)* Q VB1 + M/W 0ift计配筋，风力发电机组基础在承受上述载荷以后.町耳理解为如同 块卩板昭样.此吋乩X 的底板为取甸穹曲板，沿基础E9周产生弯曲.,1：1：1力超过葩础的抗弯强度时基 底板将发处弯曲破坏.在配筋设计中囂危陰的裡间一艇取壻覩与星础交界址的I - I 截面；如圉10士1恤所不.離面1-1处的育押诃以苻作将地庭按对箱我划分捷值大 小应WTKIO-lOn所示的梯形纂虑面祝附影线81!分上地基挣反力的合

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11、计算；式中K脚件强度迎计左全乘熱 tt L4 .：M计算配筋餐面处的设计弯矩R（钳筋的抗抄強咚仪计值*h事穂冲切住环轉体的宵效髙度（见阳KJ - 10）（四）抗冲切强麼校核囲为风力发电机组慕砒址钢埼泡農土刚性暮就抗H强度 傲旳能淌足養求.战 左此只帯进行吭冲协强麼校核.由于墓础的抗冲切强度是由耳础的高度来确定的，因此鸟碁础在受到凤力症电机旳 传来的戟荷时如基硼的高度不勝将会发生冲训破坏即沿塔栗四周大45方向的 料面拉裂而形戚如楹怵如禺W J0所示.为确保基础不发生冲切破坏超須便地基 反力产生的冲切力小干甚馨于冲切闻捡淘裁土的抗冲切迦HL FM罷鬲土结构设订規 fi（G）BJ iWWJills FAil