三塘湖风电场二、三、四期风机基础优化设计

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1、第35卷第9期华电技术V0l_35No．92013年9月HuadianTechnologySep．2013三塘湖风电场二、三、四期风机基础优化设计孙锋礼，李建标(华电工程(集团)有限公司，北京100035)摘要：以新疆哈密三塘湖风电场为例，介绍了整个工程的基本情况，分析了二、三、四期风机基础的优化过程。优化后节约了混凝土用量，节省了工程投资。关键词：风机基础；地震力；运行荷载；优化设计中图分类号：TK83文献标志码：B文章编号：1674—1951(2013)09—0070—030引言在风机基础设计过程中如何优化，使基础钢筋与混凝土用

2、量最优，降低造价又满足安全度要求，是值得认真探讨的问题。在新疆哈密三塘湖风电场二、三、四期风机基础设计过程中进行了有益的尝试，取得了较好的经济效益。1工程概况三塘湖风电场位于新疆维吾尔自治区哈密地区巴里坤县东北部，风电场区域海拔为1167～1238ITI，场地开阔，地形较平坦。5038l35623562I5038三塘湖风电场总装机规模为198．0MW，分4期建设，每期装机规模均为49．5MW，安装33台1．5MW风机，风机塔架轮毂高度为70In。风电场一期由其他设计院设计，华电工程(集团)有限公司(以下简称华电工程)施工总承包；风电

3、场二、三、四期由华电工程设计、施工总成包，二、三、四期风机基础工程量l1．——22——．11造价按一期设计风机基础钢筋混凝土量总包。．2．一期风机基础为底板八边形扩展基础，内切圆图1基础尺寸直径为17．2rfl，基础埋深3．0m，每台风机基础}昆凝行了技术经济比较，虽然圆形肋梁式基础比圆形扩土用量为458．1113，基础尺寸如图1所示。展基础可以节省混凝土用量，但圆形肋梁基础有以2风机基础优化过程下缺点：土方开挖量和回填量较大；钢筋用量较大，钢筋加工、绑扎和支模工作量较大；混凝土浇筑难度2．1地质概况大，对施工技术要求较高；施工周期

4、长。经综合比场区抗震设防烈度为8度(0．20g)，地震分组较，决定在该工程中采用圆形钢筋混凝土扩展基础为第1组，场地类别为Ⅱ类。勘察深度30nl范围内未见地下水，因此可不考虑地下水对基础设计及施方案。工的影响，基础持力层为角砾，层厚大于30In，中2．3多遇地震力与罕遇地震力的计算密一密实，地基承载力特征值为220kPa。根据GB50011—2010《建筑抗震设计规范》第2．2方案比选5．2．1条，采用底部剪力法计算塔架底部水平地震对圆形钢筋混凝土扩展基础和圆形肋梁基础进力。计算相关因素如图2所示。F。k=O／1G。。，收稿日期：2

5、013—05—28；修回日期：2013—08—20第9期孙锋礼，等：三塘湖风电场二、三、四期风机基础优化设计·71．计算出的塔架底部多遇水平地震剪力F=68．76kN，弯矩∑M=4085．90kN·m。计算出的塔架底部罕遇水平地震剪力F=386．78kN，弯矩∑=22983．92kN·1TI。荷载组合：多遇地震工况荷载=正常运行荷载工况荷载值+多遇水平地震力和多遇竖向地震力；罕遇地震工况荷载=正常运行荷载工况荷载值+罕遇水平地震力和罕遇竖向地震力。荷载组合值见表1。2．4基础埋深和基础底板半径的确定由于基础持力层为沙砾层，地基承载力

6、特征值为220kPa，承载力较高，决定采用天然地基。由于风机基础为高耸结构，风机塔架底部内力的图2计算相关因素Gh特点是：垂直力较小，弯矩和水平剪力较大，另外还有F，扭矩作用。由于地基承载力较高，天然地基承载力不∑J=1是基础大小的控制因素，而是由极端荷载工况下基底式中：，为结构总水平地震作用标准值；Or为相应允许脱开面积比(小于25％)和多遇地震工况下不允于结构基本自振周期的水平地震影响系数值(由于许基底脱开2项指标控制。要满足上述要求，需调整风机塔架为柔性结构，因此影响系数不应取地震影基础底板尺寸和基础埋深。从基础形状不难看出，

7、一响系数最大值)；G。。为结构等效总重力荷载，多质点般情况下加大基础底板直径比加大基础埋深增加的取总重力荷载标准值的85％；F为质点i的水平地混凝土量要大，而加大基础埋深可以减少混凝土用震作用标准值；G，G分别为集中于质点i，的重力量。下面用公式来解释其原理。荷载标准值；，分别为质点i，的计算高度。基础底面脱开面积比的大小与合力作用点的偏厂家提供的塔架自振周期T=2．08S；根据GB心距e与基础底面半径R的比值成正比：50135-2006~高耸结构设计规范》第4．4．7条，阻k+Hkhd尼比取0．03或0．02(该工程采用0．03)

8、；场地特(Nk+Gk)R’征周期=0．35s；水平地震影响系数最大值：多遇Gk20,rrRhd，(2)地震⋯=0．16，罕遇地震Ot⋯=0．90。式中：为荷载效应标准组合下塔筒底修正后的弯由于T>5，因此根据《建筑抗震设计规范》第矩；