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风电基础设计相关内容交流,专业!

发布时间:2021-11-08 06:25

风力发电场土建工程主要由风机基础、道路、集电线路、升压站组成,其中风力发电基础是成本最高、技术含量较高的环节。

风机荷载包括惯性力和重力荷载、空气动力学荷载、运行荷载(启动、变浆、偏航、制动)、其他荷载(波动荷载、尾流荷载、冲击荷载、冰荷载)。上述荷载组合形成生命周期的疲劳和极限荷载。

风机会给基础设施增加高动态荷载,所以在基础设计中要特别注意这种情况,尤其是疲劳荷载。极限荷载和疲劳荷载应同时考虑在基础设计中。

目前,FD003-2007《风电机组基础设计规定(试行)》仍在用于风电基础设计,这是2007年颁布的旧规范,明显落后于目前风机基础设计的需要。主要体现在以下几个方面:

风电基础施工流程

缺乏预应力锚栓笼的连接设计方法。

作为塔筒与基础连接的重要方式,基础环广泛应用于早期风电工程中。

FD003-2007关于基础环环只有一句话:对制造商提出的基础环与基础的连接设计进行审查。没有给出任何设计方法。目前国内设计单位自行设计,对基础环应力原理的理解不同。因此,不同设计院设计的基础环加固方法和数量不同,存在诸多安全隐患。笔者有幸接触到许多设计院的基本图纸,综上所述,许多设计院对基本环受力模式并不了解。

由于力锚杆笼由于其优异的疲劳应力性能,目前新建风电场基本采用这种连接方式,FD003-2007规范对预应力锚杆笼没有相关规定。相关设计院参照其他行业规范进行设计。

基础底板配筋计算不针对风电行业。

目前,风力发电基础底板配筋计算参考烟囱规范,与烟囱基础和风力发电基础存在一定差异,相关计算不完整。例如,烟草规定没有规定基础顶板的环向弯矩计算公式;对底板顶部径向弯矩计算公式的规定也不合理。

对墩台的配筋计算和配筋构造方式没有规定

对于墩台的受力计算、配筋构造FD规范也没有给出具体规定,很多设计软件中按偏心受压短柱考虑。

关于岩石锚杆计算公式不适用于风电行业

目前FD003-2007规范中关于岩石锚杆计算部分是参考了高耸结构设计规范。目前锚杆基础在地下工程抗浮、抗倾覆工程中已经广泛应用,但是风电机组运行时,作用在叶片上的交变荷载使叶片和塔架产生振动并最终传递到基础,使风机基础处于长期疲劳荷载作用下,锚杆的受力和变形和其他领域有很大不同。

岩石锚杆基础应用于风电基础时,由于风电机组荷载主要以较大的倾覆弯矩为主,锚杆受力计算公式需要针对荷载的特殊性分别讨论非预应力岩石锚杆与预应力岩石锚杆受力原理的差异性。

风电基础

基础疲劳验算与误区

FD 003-2007规范中关于风电疲劳验算也是一句话带过:“关于材料的疲劳强度验算应符合GB 50010的规定“,这里忽略了以下:

关于国内混凝土规范疲劳验算规定的适用范围、循环次数等条文中没有说明;我国混凝土规范中材料的疲劳极限强度基于铁道部研究院早期开展的疲劳试验,试验循环次数为2×10^6次。

风电疲劳荷载循环次数则高达10^8次,疲劳荷载影响较大。GB50010中对混凝土受弯构件主要考虑混凝土受压区边缘最大疲劳应力和受拉区钢筋的应力幅,无法反应实际循环次数造成的混凝土、钢筋实际累积损伤,以及特定应力平台下的损伤。

仅计算最大疲劳应力和应力幅往往结果都是满足要求,实际上根据欧标等规范计算的累计损伤往往都不满足。

风电基础模板

特殊计算项目

风机需承受强大的动态荷载。因此,整个风机结构系统(即,基础、塔筒、传动系统和转子)的动态属性至关重要。 基础荷载要求中,指定了最小可接受基础刚度,这是确保整台风机系统实现风机设计中保证的、最低基本特征频率所需的条件。

因此,风电基础设计时需要计算风电基础的动态刚度,包括水平刚度(horizontal stiffness),摆动刚度(rocking stiffness),扭转刚度(torsion stiffness)以及竖向刚度(vertical stiffness)。


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