我国风力发电机组地基基础设计
摘要：近年来，随着传统能源危机的发展和生态环境的破坏，各种新型清洁
能源的应用已成为未来能源资源发展的方向。风力发电机组作为清洁能源发电的
技术支撑设备，已逐渐成为我国风电设备中不可缺少的一部分。风机基础设计是
影响风电机组正常运行的前提和关键因素。
关键词：中国风电机组；设计；分析；
研究风电作为一种清洁新能源在我国发展迅速，风资源状况（切边、紊流等）相对复杂多变，涉及并网、离网、变桨距和偏航控制策略，这使得在塔底荷载的
提取和基础设计条件的复杂化变得困难。另外，大型机舱和大型叶片均装在风电
机组的顶部，其荷载较大，变幅疲劳荷载较大，给塔基的设计和施工带来困难。
风电机组基础的设计与分析，需要对地质堪查报告和场地地形进行深入的了解和
分析，正确判断工程现场的地基条件，然后根据风场的风模型和单元的参数计算
地基荷载。
1风机基础设计的基本要求和一般步骤
1.1风机基础设计的基本要求
在《建筑地基基础设计规范》当中有相关的规定，基础的设计需要进行承载
力变形以及稳定性的验算和设计。这些要求使得在进行基础设计的过程当中需要
保证基础具有足够的强度和刚度，同时还要避免在荷载的作用之下，地基产生过
大的倾斜和变形。保障技术在荷载作用下有足够的强度，避免在荷载的作用下，
地基出现破坏和开裂的现象。再有就是需要保证基础在动荷载作用之下不会产生
过大的震动，尤其是对于风机地基基础来说，其本身振动就比较大，风机基础设
计的时候需要进行详细的计算，并且采取有效的减震措施，以免影响到设备的正
常运行以及邻近设备的正常使用。
1.2基础形式选择
国内陆上风力机基础应用较多的是重力式基础（扩展基础）和桩基础、岩石
锚杆基础。当地质情况较好，基底所在土层能满足或通过地基处理能满足承载力、沉降要求时可选用扩展基础。扩展基础的形式多样，应用较广的是圆形及圆形肋
梁基础、方形、八角形。由于陆上风力机基础承受巨大的弯矩荷载，竖向和水平
荷载相对较小，与其他结构扩展基础受力特性存在较大差异，扩展基础的基底反
力分布对基础的受力特性影响较大。当基底基底所在土层不能满足或通过地基处
理不能满足承载力、沉降要求时，需采用桩基础。桩基础按成桩工艺常见的桩型
有干作业钻孔灌注桩、泥浆护壁钻孔灌注桩、PHC预应力管桩等常见桩型，风机
基础设计时应根据项目具体地勘土质情况进行综合比较，选择安全可靠、经济合
理的基础形式。
2风力发电机基础的设计因素
主要因素要求可分为以下几类：（1）基础特征。它涉及地质勘探中岩土的
分类和相应的岩土工程特性指标(2）荷载、荷载条件和荷载效应的组合系数和分
项系数(3）计算内容和方法。如：地基承载力和压缩性能计算、地基变形计算等，保证风机正常运行的稳定性计算。4）基础设计。这一方面包括基础的扩展、桩
基础的设计、锚杆基础的设计、基本结构的设置标准等。5）地基处理的类型和
方法。例如，土石复合地基、压实填土地基、软土地基和岩石地基等的处理。6）试验和监测。这也是风力机基础设计的关键因素，也是保证风机基础标准的质量
障碍。只有明确的试验和监测要求和标准，才能进一步完善风机基础设计工作。
3风电基础设计
3.1扩展基础底板弯矩和配筋计算
设计规范规定扩展基础底板的配筋应按抗弯计算确定,用于配筋的弯矩值可
按承受均布荷载的悬臂构件进行计算,弯矩计算位置宜选择在基础变截面处(即基
础台柱边缘处)。对于基础底板底面,基础变截面处单位弧长的弯矩设计值可根据
基础底面近似均布地基净反力(均布荷载)计算,近似均布地基净反力应取基础外
悬挑2/3处的最大压力。对于基础底板顶面,基础变截面处单位弧长的弯矩设计
值可根据基础顶面近似均布荷载计算,近似均布荷载应取外悬挑边缘处的最大压
力。圆形基础底板宜采用径向和环向配筋,单位弧长径向配筋弯矩和环向配筋弯矩,可分别取荷载效应基本组合下基础底板单位弧长弯矩设计值的2/3和1/3。配筋计算应符合现行国家标准GB50010-2010《混凝土结构设计规范》的有关规定。对于圆形基础底板底面近似均布地基净反力的确定:设计规定采用基础外悬挑边
缘处的最大压力;而GB50051-2013《烟囱设计规范》和GB50135-2006《高耸结构设计规范》则均采用基础外悬挑中点处的最大压力,考虑到风电机组基础的外悬
挑长度较长,取中点处的最大压力偏小,取边缘处的最大压力又过于保守,经试算,取基础外悬挑2/3处的最大压力,与《建筑结构静力计算手册》的精确计算方法
相比,误差在4%~6%。因此设计规范采用基础外悬挑2/3处的最大压力是合适的。
3.2岩石预应力锚杆基础结构计算
设计规范将设计规定中的“岩石锚杆基础”修改为“岩石预应力锚杆基础”,这是因为风电机组基础具有承受360毅方向重复荷载和大偏心受力的特殊性,对
地基基础的稳定性要求高。为了确保风电机组基础的安全可靠性,设计规范明确
规定在较完整的岩石地基上应采用预应力锚杆与基岩连成整体。设计规范规定了岩石预应力锚杆基础结构的计算分析内容,包括基础台柱边缘、基础环与基础交
接处受冲切承载力验算、基础底板抗弯计算、斜截面受剪承载力验算、锚杆预拉力计算、锚杆杆体抗拉承载力计算、锚杆锚固段注浆体与筋体、注浆体与岩体的抗拔承载力计算。特别是对预应力锚杆的选择、锚固段的长度和基岩的抗剪强度给出了详细的计算分析方法。
3.3预应力筒型基础计算
设计规范规定了预应力筒型基础的计算分析内容,包括地基承载力验算和变
形验算、锚栓预拉力计算、混凝土筒体内力计算、锚板强度及其周围混凝土局部承压验算。特别是对地基承载力特征值、基底压力和基础侧面横向压力、基础顶面水平变形和基础转角、混凝土筒体强度、上锚板附近混凝土的局部压力给出了详细的计算分析方法。
3.4梳理基础设计系数之间的关系
梳理了基础设计的极限状态、设计状况、荷载效应组合、计算内容、荷载工况、主要荷载及分项系数之间的关系。为了帮助设计人员厘清相关概念,根据现
行国家标准GB50153-2008《工程结构可靠性设计统一标准》、GB50068-2018《建
筑结构可靠性设计统一标准》的相关规定,设计规范对风电机组基础设计的极限
状态、设计状况、荷载效应组合、计算内容、荷载工况、主要荷载及分项系数进
行了梳理,并以表格的形式列出了它们之间的对应关系。极限状态分为承载能力
极限状态和正常使用极限状态,设计状况分为持久设计状况和偶然设计状况,荷载
效应组合分为基本组合、偶然组合和标准组合,荷载工况分为正常运行、极端荷载、疲劳、多遇地震和罕遇地震工况,主要荷载分为永久荷载、可变荷载和偶然
荷载,荷载分项系数包括基础结构重要性系数、荷载效应组合下的分项系数、地
震作用分项系数等。
3.5连接件复核计算
目前,陆上风电机组塔筒与基础的连接件有基础环和锚笼环2种型式,设计规
范对基础环的埋深、基础环底法兰的宽厚比和宽度等构造给出了具体要求,并提
出了需要对基础环下法兰处混凝土的抗冲切、局部抗压和疲劳采用有限元等方法
进行复核。设计规范还提出了应对锚笼环的锚栓受拉承载力、锚板强度、上锚板
下混凝土局部受压、下锚板向上冲切等进行复核。
4结论
可以看出，在设计阶段，不仅需要对实际施工现场进行详细的地质堪查和土
样分析，还需要对相应的方法和处理方法进行选择和验算，是促进风电机组稳定
运行的基础工程，应严格遵守《风机基础设计规程（试行）》的规范和规范要求。
参考文献：
[1]高海燕．上海风电机组车桩支撑结构和基础设计分析[J]．科技资讯，2020，18（33）：35-36．
[2]潘子基．基于冲击电位分布的风机新型接地装置优化研究[J]．电力与能源,2020，4(2)：220-224.
风能发电系统风力发电机组塔架和基础设计要求 1. 引言 风能发电是一种可再生能源，具有广泛的应用前景。在风能发电系统中，风力发电机组塔架和基础承担着支撑和稳定发电机组的重要作用。本文将介绍风力发电机组塔架和基础的设计要求。 2. 风力发电机组塔架设计要求 2.1 结构设计要求 风力发电机组塔架的设计要求如下： •具有足够的刚度和强度，以抵御风力对塔架的作用力。 •考虑到风力发电机组的重量和动态载荷，进行合理的载荷分析和安全系数设计。 •采用可靠的连接设计，确保塔身的整体稳定。 •良好的耐腐蚀性能，以适应恶劣的天气条件。
2.2 材料选择要求 风力发电机组塔架的材料选择要求如下： •选用高强度和耐腐蚀的材料，如碳钢或钢铁合金。 •材料的强度和韧性要满足设计要求。 •考虑材料的可持续性和环境友好性。 2.3 稳定性要求 风力发电机组塔架的稳定性要求如下： •考虑到大风和地震等外力的作用，进行稳定性分析 和设计。 •采用适当的支撑结构和抗倾覆设计，以保证塔架的 稳定。 •考虑土质条件和地基承载力，进行合理的基础设计。
3. 风力发电机组基础设计要求 3.1 地基选择要求 风力发电机组基础的地基选择要求如下： •选用稳定的土壤或岩石地基。 •考虑地基承载力和沉降性能，进行地基勘探和地质 调查。 •根据地基条件，选择适当的基础结构。 3.2 基础设计要求 风力发电机组基础的设计要求如下： •确定合适的基础类型，如混凝土基础、钢筋混凝土 基础等。 •考虑基础的稳定性、强度和刚度，以确保风力发电 机组的安全运行。 •进行合理的地震和风载荷分析，确保基础的稳定性。
一、施工组织设计 1、工程概况 现场自然条件 铜川市位于陕西省中部，黄土高原南缘，处于关中平原向陕北黄土高原的过渡地带，是关中经济带的重要组成部分，介于东经108°34′-109°29′、北纬34°50′-35“34′之间，是陕西省省辖市。交通便利，是通往人文初祖黄帝陵及革命圣地延安的必经之地，距西安市区68km、距西安咸阳国际机场72km。全市下辖宜君县、王益区、印台区、耀州区和省级经济技术开发区--新区。国华铜川阿庄一期49.5MW风电场工程位于陕西省铜川市印台区东北约20km处的丘陵上，东经109o13′5″~109o18′55″，北纬35o13′35″~35o16′40″，场址高程1200m~1500m，占地约19km2。场址西侧距离包茂高速约20km，南侧距离S305 约10km，其间有县乡级道路相连，交通较为便利。 国华铜川阿庄风电场地理位置见图1.1-1。
图1.1-1 国华铜川阿庄风电场地位置图1.2 区域地质概况 1.2.1 自然地理 1.2.1.1 地形地貌特征及不良地质作用
风场位于铜川市印台区阿庄镇北部，地貌单元主要为低中山、黄土梁峁，高程在1400~1560m，地势总体上北高南低，地表为多为耕地及林地，其中林地植被发育。未见有其他不良地质作用。 1.2.1.2 地层结构及地基土分布特征 根据目前的勘探成果，拟建风场场地地层属第四系上更新统（Q3）风积沉积物，下伏第三系（N）砂岩，各地层简述如下： ①层黄土状粉质粘土（Q3eol）：黄褐色，稍湿~湿，可塑，针状孔隙发育，局部可见大孔隙，见虫、根孔，含有腐殖质及植物根须，干强度高。层厚 1.0～4.0m，平均厚度为1.5m。 ②层砂岩（N）：浅灰色，岩石主要成分石英，长石，碎屑结构，层状构造，节理裂隙发育，节理面见铁锰质，风化后呈碎屑状或碎块状，强风化厚度一般 1.2.2地质构造与地震 场地地震效应，根据《中国地震动参数区划图》GB18306-2001，拟建场地50 年超越概率10%的地震动峰值加速度0.10g，地震动反应谱特征周期值 0.45s，对应的地震烈度为7 度。 1.2.3 水文气象 铜川地区属于暖温带大陆性季风气候，四季分明，冬长夏短。冬季受来自西伯利亚和蒙古极地大陆气候的控制，干燥寒冷，雨雪稀少；夏季受来自太平洋的暖湿气团影响，炎热湿润，雨水较多；春秋两季气候多变，夏秋易涝，冬春易旱。 1.3 工程基本情况
风力发电机组基础的设计与施工 一、基础的结构与类型 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10-1列出几种大型风力发电机基础载荷。 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。
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：
海上风电场工程风电机组基础设计规范 摘要：随着全球能源转变的加速，海上风电场工程发展步伐越来越快，设计质量也越来越受到重视。本文重点介绍了海上风电场工程风电机组基础设计规范，包括选址、地基与架空线路、机组安装、传动系统等，涵盖了各个方面的设计要求，以确保整个过程的可持续性。 1论 随着经济社会的发展和能源危机的加剧，促进可再生能源发电的能源转变正在各国大力推进，海上风电场正在受到越来越多的关注和应用。与陆上风力发电站相比，海上风力发电存在地域性、环境性、运行维护性等问题，需要采取特殊的设计措施，以满足特殊工况下的要求，以达到最佳的经济利益。 本文结合海域风电场的特点，详细阐述了海上风电场工程风电机组基础设计的细节要求，从选址、地基与架空线路设计、机组安装、传动系统等方面全面研究，以保证工程施工质量，提高安全性能，满足节能减排特点。 2址 海上风电场的选址是根据机组安装的要求，综合考虑水深、风速、海浪高度、海域环境、其他海底工程等因素来决定的。主要要求如下： (1)深适宜：为了满足机组安装的要求，选址处水深情况要适宜，一般要求水深不小于30米。 (2)速充足：选址的地方要求风速充足，风速应不小于7m/s。 (3)浪高度控制：选址还要求海浪高度较小，以满足机组安装和
安全运行的要求，一般要求海浪高度不超过6m。 (4)域环境保护：选址要求海域环境良好，考虑周边水域环境要求，应避免造成污染、破坏海洋生态环境。 (5)他海底工程：安装风机的地方，要求不会影响其它海底工程 的建设，以达到安全、高效的工程进度。 3基与架空线路设计 （1）地基：海上风电场的机组安装是围绕地基进行的，其设计 要求考虑地基的稳定性、抗冲击性和抗拉拔性。机组的基础结构要考虑地基的稳定性，采用混凝土、钢结构等结构材料防止机组被活动海浪大量拉扯。 （2）架空线路：海上风电场架空线路的设计与陆地架空线路没 有太大的不同，但由于海底环境的特殊性，需要采用特殊的材料和技术手段，对架空线路结构进行加固，防止海流、海浪等因素的冲击，保证架空线路的安全性。 4组安装 海上风电场机组的安装主要涉及机组本体和传动系统，要求精确、安全、可靠。机组本体安装要满足抗冲击、抗剪切和负荷平衡等要求，确保机组能够稳定运行；对传动系统安装要求要根据实际工况，确保装设平稳，防止由于机组扭转和高低潮而引起的传动失灵。 5 传动系统 传动系统的设计要求考虑机组的结构尺寸，确定机组的总体体积，以确保机组的装配和安全性能。同时考虑传动润滑以及机组的效率，
风力发电机组基础设计研究摘要 能源和环境是当今人类生存和发展需要解决的紧迫问题。不可再生能源的大 量开采、能源利用中环境的破坏等一系列问题迫使我们在开发利用常规能源的同时，应该更加注重开发可再生的清洁能源，如风能、太阳能、潮汐能、生物质能 和水能等。风力发电作为可再生的清洁能源受到世界各国政府、能源界和环保界 的高度重视，发展风力发电事业是目前国内外电力事业发展趋势之一。地球上风 力资源蕴藏量大,清洁无污染，施工周期短，投资灵活，占地少，具有较好的经 济效益和社会效益。 近年来，国内许多风电场工程已相继建成发电或正在建设，但涉及风电机组 安全的风电机组基础设计却一直没有系统、详细的理论支持，设计中一般借鉴电 力工程、建筑工程等设计理论，造成风电机组基础设计有的偏于保守，有的偏不 安全，个别已建风电场风机机组在极端工况时甚至出现基础倾倒破坏的现象，经 济损失较大。 关键词风机基础偏心受压基底允许脱开面积地基变形计算 稳定性计算裂缝宽度验算疲劳强度验算 1 风电发展概况 世界上，欧洲国家最早开始利用风力发电。19世纪末，丹麦首先开始探索风 力发电，建立了世界上第一座风力发电试验站。20世纪30年代，丹麦、瑞典、 苏联和美国应用航空工业的旋翼技术，成功地研制了一些小型风力发电装置。这 种小型风力发电机，广泛在多风的海岛和偏僻的乡村使用。20世纪70年代，美国、丹麦建成大中型发电机组电站。自20世纪90年代以来，丹麦、德国大力发 展风力发电站，每年风力发电量的增长率均在30%以上，并制定出长期发展规划。
除德国和丹麦外，荷兰、瑞典、法国、挪威、芬兰、意大利和西班牙等国家也出 台了5年、10年风力发电普及计划。 20世纪90年代是我国风力发电的发展阶段，主要设备采用的是进口设备并 由国外政府贷款协助完成。“十五”期间，中国的并网风电得到迅速发展。全国 风电规划目标：国家发改委制定《国家风力发电中长期发展规划》，并广泛征集 各省发改委（计委）和有关单位的意见，提出了到2020年全国建设2000万kW 风电装机的宏伟目标，风电要在能源供应和减排温室气体方面起显著作用是2020 年以后。 1. 国内风机基础设计发展概况 目前国内风机基础的设计水平整体处于较落后的水平，体现在以下几个方面：1.与其他大型工程相比较，没有针对风电场设计的正式国家规范、规程，仅有的 两本技术标准《风电场工程等级划分及设计安全标准（试行）》（FD002-2007）、《风电机组地基基础设计规定（试行）》（FD003-2007）内容较不完善，无法有 效保证风机基础设计的合理性。2.在计算机辅助工具日益盛行的今天，设计者对 计算软件的使用没有统一认识，且设计者广泛采用的部分软件本身技术含量较低、功能落后。目前，国际上可以应用于风机基础设计的软件主要有：工程模拟有限 元软件ABAQUS、Bentley工程软件有限公司开发的国际化通用结构分析与设计软 件STAAD/CHINA、通用有限元分析软件ANSYS等三款软件。国内设计人员主要采 用CFD风电工程软件-塔架地基基础设计软件WTF进行风机基础初步设计。WTF是 北京木联能软件技术有限公司与中国水电工程顾问集团公司联合开发的，与《风 电机组地基基础设计规定（试行）》（FD003-2007）的配套设计软件。施工图设 计主要采用美国PTC公司旗下的一款工程计算软件MATHCAD作为计算编制工具， 手工逐项输入计算，类似于国内20世纪90年代以前民用设计采用的手工计算， 其计算结果必然千差万别。3.实际工程中采用的基础形式单一、配筋混乱，缺乏 必要的技术创新。4.风机生产厂家无法对所提风机荷载提供详细计算书，导致缺 乏必要的外部监督、检查。鉴于以上原因，必然导致国内风机基础设计水平整体 比较落后，有的偏于保守，有的偏不安全。
我国风力发电机组地基基础设计 摘要：近年来，随着传统能源危机的发展和生态环境的破坏，各种新型清洁 能源的应用已成为未来能源资源发展的方向。风力发电机组作为清洁能源发电的 技术支撑设备，已逐渐成为我国风电设备中不可缺少的一部分。风机基础设计是 影响风电机组正常运行的前提和关键因素。 关键词：中国风电机组；设计；分析； 研究风电作为一种清洁新能源在我国发展迅速，风资源状况（切边、紊流等）相对复杂多变，涉及并网、离网、变桨距和偏航控制策略，这使得在塔底荷载的 提取和基础设计条件的复杂化变得困难。另外，大型机舱和大型叶片均装在风电 机组的顶部，其荷载较大，变幅疲劳荷载较大，给塔基的设计和施工带来困难。 风电机组基础的设计与分析，需要对地质堪查报告和场地地形进行深入的了解和 分析，正确判断工程现场的地基条件，然后根据风场的风模型和单元的参数计算 地基荷载。 1风机基础设计的基本要求和一般步骤 1.1风机基础设计的基本要求 在《建筑地基基础设计规范》当中有相关的规定，基础的设计需要进行承载 力变形以及稳定性的验算和设计。这些要求使得在进行基础设计的过程当中需要 保证基础具有足够的强度和刚度，同时还要避免在荷载的作用之下，地基产生过 大的倾斜和变形。保障技术在荷载作用下有足够的强度，避免在荷载的作用下， 地基出现破坏和开裂的现象。再有就是需要保证基础在动荷载作用之下不会产生 过大的震动，尤其是对于风机地基基础来说，其本身振动就比较大，风机基础设 计的时候需要进行详细的计算，并且采取有效的减震措施，以免影响到设备的正 常运行以及邻近设备的正常使用。 1.2基础形式选择
国内陆上风力机基础应用较多的是重力式基础（扩展基础）和桩基础、岩石 锚杆基础。当地质情况较好，基底所在土层能满足或通过地基处理能满足承载力、沉降要求时可选用扩展基础。扩展基础的形式多样，应用较广的是圆形及圆形肋 梁基础、方形、八角形。由于陆上风力机基础承受巨大的弯矩荷载，竖向和水平 荷载相对较小，与其他结构扩展基础受力特性存在较大差异，扩展基础的基底反 力分布对基础的受力特性影响较大。当基底基底所在土层不能满足或通过地基处 理不能满足承载力、沉降要求时，需采用桩基础。桩基础按成桩工艺常见的桩型 有干作业钻孔灌注桩、泥浆护壁钻孔灌注桩、PHC预应力管桩等常见桩型，风机 基础设计时应根据项目具体地勘土质情况进行综合比较，选择安全可靠、经济合 理的基础形式。 2风力发电机基础的设计因素 主要因素要求可分为以下几类：（1）基础特征。它涉及地质勘探中岩土的 分类和相应的岩土工程特性指标(2）荷载、荷载条件和荷载效应的组合系数和分 项系数(3）计算内容和方法。如：地基承载力和压缩性能计算、地基变形计算等，保证风机正常运行的稳定性计算。4）基础设计。这一方面包括基础的扩展、桩 基础的设计、锚杆基础的设计、基本结构的设置标准等。5）地基处理的类型和 方法。例如，土石复合地基、压实填土地基、软土地基和岩石地基等的处理。6）试验和监测。这也是风力机基础设计的关键因素，也是保证风机基础标准的质量 障碍。只有明确的试验和监测要求和标准，才能进一步完善风机基础设计工作。 3风电基础设计 3.1扩展基础底板弯矩和配筋计算 设计规范规定扩展基础底板的配筋应按抗弯计算确定,用于配筋的弯矩值可 按承受均布荷载的悬臂构件进行计算,弯矩计算位置宜选择在基础变截面处(即基 础台柱边缘处)。对于基础底板底面,基础变截面处单位弧长的弯矩设计值可根据 基础底面近似均布地基净反力(均布荷载)计算,近似均布地基净反力应取基础外 悬挑2/3处的最大压力。对于基础底板顶面,基础变截面处单位弧长的弯矩设计 值可根据基础顶面近似均布荷载计算,近似均布荷载应取外悬挑边缘处的最大压
海上风电机组地基基础设计规程 天津大学建筑工程学院 2010-1-28
前言 本规程以挪威船级社《海上风电机组结构设计标准》（DNV—OS —J101）为主要参考范本，同时参考了《海上固定平台规划、设计和建造的推荐作法——荷栽抗力系数设计法》（SY/T10009—2002）和《港口工程桩基规范》（TJT254—98）的相关内容，并纳入了天津大学建筑工程学院相关学科多年的科研成果，采用了基于可靠度设计理论的荷载抗力系数设计法。为便于应用本规程对主要涉及的三种基础型式：单桩基础、高承台群桩基础以及筒型基础分别给出了设计算例。
目录 1 总则 (1) 1.1 一般规定 (1) 1.2 土质调查 (2) 1.3 地基土特性 (2) 1.4循环荷载效应 (3) 1.5 土与结构物的相互作用 (3) 1.6 混凝土结构的耐久性 (3) 说明 (4) 2 单桩基础 (5) 2.1 一般规定 (5) 2.2 桩的设计 (5) 2.3 桩的轴向承载力 (6) 2.4 桩的轴向抗拔力 (9) 2.5 桩的轴向性能 (9) 2.6 轴向荷载桩的土反力 (10) 2.7 侧向荷载桩的土反力 (12) 2.8 桩壁厚度 (17) 说明 (20) 算例 (24) 3 高桩承台群桩基础 (25) 3.1 一般规定 (25) 3.2 软弱下卧层承载力 (26) 3.3 负摩阻力 (27) 3.4 抗拔计算 (28) 3.5 水平承载力 (29) 3.6 沉降 (31) 3.7 承台设计 (32) 3.8 构造要求 (38) 说明 (41) 算例 (42) 4 预应力钢筋混凝土筒形基础 (43) 说明 (43) 算例 (43)
风电场基础设计 风电场基础设计是指为风力发电机组提供可靠支撑和稳定运行的基 础结构设计。它的设计质量和施工质量直接关系到风电场的使用寿命 和发电效率。 一、基础设计的重要性 风电场基础设计在风力发电项目中占据重要的地位，它的稳定性和 可靠性对风力发电机组的正常运行起着至关重要的作用。一个好的基 础设计除了能够确保风电机组的稳定运行外，还能够降低施工成本、 延长使用寿命、提高发电效率。 二、基础设计的要求 1. 地质勘察：在进行基础设计前，必须进行详细的地质勘察，了解 场地的地质情况，包括地层的稳定性、地下水位、土壤承载力等参数。只有充分了解了地质情况，才能进行合理的基础设计。 2. 基础类型：根据地质情况和设备要求，选择合适的基础类型。常 见的基础类型有浅基础、挖孔桩基础、沉井基础等。 3. 基础尺寸：基础设计中，根据风电机组的重量和风场的风速等因素，确定合适的基础尺寸。基础的尺寸要足够大，以确保机组的稳定性。
4. 抗风能力：风电场基础设计必须考虑到强风的影响，确保基础结构能够承受风场中的风载荷。通常会采用风荷载计算和结构分析，确保基础的抗风能力。 5. 降低振动：风力发电机组在运行时会产生振动，需要在基础设计中考虑到降低振动的要求，以减少对基础结构的影响。通常采用防振措施，如增加防振材料、合理布置防振器等。 三、基础设计的步骤 1. 场地勘察与分析：首先进行地质勘察，详细了解场地的地质情况和地下水位等参数。然后根据勘察结果进行地质分析，确定场地的稳定性和适用的基础类型。 2. 参考标准与规范：根据国家相关标准和规范，确定基础设计的要求和指标。比如《风电场基础设计规范》等。 3. 设计参数确定：根据风力发电机组的重量、风场的风速等参数，对基础尺寸和抗风能力等进行合理的设计和确定。 4. 结构设计与分析：进行结构设计和分析，计算基础的受力情况，验证设计方案的可行性，并进行优化。 5. 基础施工控制：在施工过程中，要对基础的施工进行控制，确保施工质量满足设计要求。包括施工材料的选择，施工流程的控制等。 四、基础设计的案例分析
风电场基础工程设计 风电作为一种可再生的清洁能源，近年来受到了广泛关注和应用。而风电场作 为风能转化为电能的重要设施，其基础工程设计对于风电场的安全运行和高效发电起着至关重要的作用。本文将探讨风电场基础工程设计的相关内容。 一、基础工程设计的重要性 风电场基础工程设计是风电场建设的基础和关键。其设计质量直接影响到风电 设备的稳定性和安全性，更对风电场的经济效益和发电量产生重要影响。 首先，风电场基础工程设计决定了风力发电机组的安全运行。风电机组是一个 极其复杂的系统，其承载巨大的机械转动力和风载荷。良好的基础工程设计可以增强风电机组的稳定性和抗风能力，降低发生故障的风险。 其次，基础工程设计直接关系到风电场的经济效益和发电量。合理的基础工程 设计可以减少基础材料的使用量，降低工程建设成本，从而提高风电场的经济效益。同时，科学合理的基础工程设计也能够最大限度地提高风电转化效率，增加风电场的发电量。 二、基础工程设计的要点 1.地质勘测 地质勘测是风电场基础工程设计的首要环节。通过对地质条件的详细研究和分析，可以得到关于地下岩层、土质、地下水位等信息，为基础工程设计提供科学依据。地质勘测还可以评估地基的稳定性和承载力，为基础设计提供有效参数。 2.选定基础形式与材料 基础形式与材料的选择是基础工程设计的关键环节。对于风电机组来说，常见 的基础形式有混凝土基础、钢筋混凝土基础和钢管桩基础等。根据地质条件、风电
机组类型和工程要求等因素，选择适合的基础形式。同时，基础材料需要具备足够的强度和耐久性，以确保风电机组的安全运行。 3.积极应对振动和冻融荷载 风电机组在运行过程中会产生较大的振动荷载，对基础工程设计提出了较高的 要求。设计过程中需要充分考虑风力发电机组的振动特性，采取相应的措施，如增加桩基或增减幅器等，以减少结构损伤。 冻融荷载也是基础工程设计中需要注意的因素。寒冷地区的风电场基础需要充 分考虑冻融循环对基础的影响，采取隔热保温措施，确保基础的稳定性和耐久性。三、案例分析 云南某风电场位于高海拔山区，地质条件复杂，同时受到强风和低温的影响。 因此，在基础工程设计中，需要特别注意地质勘测、基础形式与材料的选择以及振动和冻融荷载的应对。 通过详细的地质勘测，发现该地区存在较多的脆弱岩层和地下水位较高的问题。基于这些情况，设计师选用了增加桩密度和采用高强度钢筋混凝土的方式，以增强基础的稳定性和抗风能力。同时，为应对低温冻融荷载，还在基础工程设计中加入了保温隔热层。 经过实际运行，该风电场的基础工程设计取得了良好的效果。风电机组稳定运行，机组故障率低，同时也满足了寒冷环境下的使用要求。风电场的发电量和经济效益得到了有效提升。 总结： 风电场基础工程设计是风电场建设中至关重要的环节。合理的基础工程设计能 够保证风电机组的稳定运行和高效发电，进而提高风电场的经济效益。地质勘测、基础形式与材料的选择以及振动和冻融荷载的应对是基础工程设计中需要重点关注的要点。通过科学的设计和实际运行验证，可以建立稳定可靠的风电场基础工程。
风力发电机组塔架桩基础方案设计研究 摘要：目前大多数风电场基础形式多为圆形或方形的钢筋混凝土独立基础.由于风电机组长期受风力作用的影响，基础经常承受较大的偏心荷载，于是对风电场基础的设计提出了很高的要求.但目前我国风电场基础设计大多都是仿照国外的例子，设计方法比较混乱，存在着很多问题，而且对这两种形式的基础也没有系统的比较。 关键词：风力发电机组；塔架桩基础；方案设计； 引言 近年来，国内许多风电场工程已相继建成发电或正在建设，但涉及风电机组安全的风电机组基础设计却一直没有系统、详细的理论支持，设计中一般借鉴电力工程、建筑工程等设计理论，造成风电机组基础设计有的偏于保守，有的偏不安全，个别已建风电场风机机组在极端工况时甚至出现基础倾倒破坏的现象，经济损失较大。 1.塔架倾斜的原因 1.1地基承载力差异较大 风机基础地基承载力不均匀、地质勘察精度不够等。在没有完全掌握风电场地质情况就开始设计、施工，这是造成地基不均匀沉降的主要原因。比如林区或山区风机基础区域勘察时钻孔间距太远，而地基岩面起伏又大，勘察报告不能充分反映实际地质情况。山地风电建设范围广，地质条件差异较大，风机基础浇筑后以及风机设备安装完成后会产生巨大的永久荷载，经过长期的荷载作用地基可能会发生不均匀沉降，导致塔筒倾斜甚至倒塔。 1.2基础环安装水平度超出设计要求
基础环安装是风机基础施工过程中关键的一道工序，基础环安装调平工序不是很复杂，但是本项目基础环水平度误差要求为2mm，精度要求高，难度大。如果技术人员没有按照设计要求将基础环调平或者因为天气原因而造成观测时产生较大误差，就会导致基础环水平度超过设计及厂家要求，最终导致塔体倾斜。 1.3混凝土浇筑导致基础环发生位移 风机基础混凝土属于大体积混凝土，浇筑时间较长，浇筑过程中振捣棒长时间接触基础环，导致基础环产生位移水平度发生变化；在混凝土下料过程中作业人员将下料口直接放到基础环上，混凝土的冲击导致基础环发生位移变化。 2.桩基设计 2.1桩的类型选择 根据场地土层的结构特征，适宜本工程场地地层条件的桩基础可用桩型有预制桩和钻孔灌注桩，设计应按建筑物结构类型、载荷性质，施工经验和制桩材料的供应条件，选择经济、安全适用的桩型和成桩工艺。从风机基础土的工程地质条件分析，为满足风机基础的稳定，桩端入土深度较大，部分需要穿越相对密实薄层砂性透镜体，根据场地钻孔内标准贯入试验情况，采用预制桩时桩的贯入较困难，推荐钻孔灌注桩为本工程风机基础的首选桩型。从风机的荷载性质和要求看，建议采用Φ800桩径的钻孔灌注桩。 2.2桩的参数的选择 单桩竖向极限承载力标准值采用土的物理性质指标和承载力参数之间的经验关系确定，根据采用的桩型，以及场地土层分布、土层埋藏深度、土的性质及原位测试综合确定桩侧极限侧阻力标准值qsik与桩端极限端阻力标准值qpk。 3.控制塔架垂直度措施 3.1地基控制 地基验槽时应认真检查地基是否存在软弱下卧层、古井、孔洞等，并且地基不应有浮土，岩土类型应一致或者接近，保证地基承载力一致，避免发生不均匀
1 范围 1.0.1 本标准规定了风电场风电机组塔架地基基础设计的基本原则和方法，涉及地基基础的工程地质条件、环境条件、荷载、结构设计、地基处理、检验与监测等内容。 1.0.2 本标准适用于新建的陆上风电场风电机组塔架的地基基础设计。工程竣工验收和已建工程的改（扩建）、安全定检，应参照本标准执行。 1.0.3 风电场风电机组塔架的地基基础设计除应符合本标准外，对于湿陷性土、多年冻土、膨胀土和处于侵蚀环境、受温度影响的地基等，尚应符合国家现行有关标准的要求。
2 规范性引用文件 下列标准中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用标准，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些标准的最新版本。凡是不注日期的引用标准，其最新版本适用于本标准。 GB 18306 中国地震动参数区划图 GB 18451.1 风力发电机组安全要求 GB 50007 建筑地基基础设计规范 GB 50009 建筑结构荷载设计规范 GB 50010 混凝土结构设计规范 GB 50011 建筑抗震设计规范 GB 50021 岩土工程勘察规范 GB 50046 工业建筑防腐蚀设计规范 GB 50153 工程结构可靠度设计统一标准 GB 60223 建筑工程抗震设防分类标准 GB 50287 水力发电工程地质勘察规范 GBJ 146 粉煤灰混凝土应用技术规范 FD 002—2007 风电场工程等级划分及设计安全标准 DL/T 5082 水工建筑物抗冰冻设计规范 JB/T10300 风力发电机组设计要求 JGJ 24 民用建筑热工设计规程 JGJ 94 建筑桩基技术规范 JGJ 106 建筑基桩检测技术规范 JTJ 275 海港工程混凝土防腐蚀技术规范
1.0.1 本标准规定了风电场风电机组塔架地基基础设计的基本原则和方法，涉及地基基础的工程地质条件、环境条件、荷载、结构设计、地基处理、检验与监测等内容。 1.0.2 本标准适用于新建的陆上风电场风电机组塔架的地基基础设计。工程竣工验收和已建工程的改（扩建）、安全定检，应参照本标准执行。 1.0.3 风电场风电机组塔架的地基基础设计除应符合本标准外，对于湿陷性土、多年冻土、膨胀土和处于侵蚀环境、受温度影响的地基等，尚应符合国家现行有关标准的要求。
2 规范性引用文件 下列标准中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用标准，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些标准的最新版本。凡是不注日期的引用标准，其最新版本适用于本标准。 GB 18306 中国地震动参数区划图 GB 18451.1 风力发电机组安全要求 GB 50007 建筑地基基础设计规范 GB 50009 建筑结构荷载设计规范 GB 50010 混凝土结构设计规范 GB 50011 建筑抗震设计规范 GB 50021 岩土工程勘察规范 GB 50046 工业建筑防腐蚀设计规范 GB 50153 工程结构可靠度设计统一标准 GB 60223 建筑工程抗震设防分类标准 GB 50287 水力发电工程地质勘察规范 GBJ 146 粉煤灰混凝土应用技术规范 FD 002—2007 风电场工程等级划分及设计安全标准 DL/T 5082 水工建筑物抗冰冻设计规范 JB/T10300 风力发电机组设计要求 JGJ 24 民用建筑热工设计规程 JGJ 94 建筑桩基技术规范
塔架的安装需要地基，就像建筑物需要打地基一样，地基的好坏，直接影响着塔架的安装质量，乃至整个风力风力发电机组的安装质量。因此，地基根底的设计也是风力发电机组安装中必不可少的一个重要环节。 叶轮要在一定的高度上才能获得较大较稳定的风力，在空中的风轮与机舱的整个重量要靠塔架支撑。塔架除了具有支撑作用外，还需要抵御风的推力对塔架形成的弯矩、机舱和风轮的偏心重量对塔架形成的弯矩、风轮转动时对塔架形成的反转力矩、风不稳定时对塔架形成的弯矩、风力发电机的振动等载荷。 塔架是风力发电机组的主要承载部件。塔架的重量在风力发电机组中占总重量的1/2左右，其本钱占风力发电机组制造本钱的15%～20%，随着风力发电机的容量和高度的增加，塔架在风力发电机组设计和制造中的重要性越来越明显。由于近年来风力发电机组的容量已到达3MW以上，风轮直径到达80～100m，塔架高度达100m。在德国，风力发电机组塔架的设计必须经过建筑部门的批准和平安证明。 除此之外，塔架还影响着风机的发电量。确切地说，与塔架的高度密切相关，因为风速随着离地高度的增加而增加，轮毂高出地表湍流层，将会增加发电量。因此，对于每一个风场来说，适宜的塔架高度都需要单独选择。为使塔架的选择简化，风机制造商应提供假设干级轮毂高度的塔架，以便到达最大的投入产出比。 1.我国风机地基根底设计的开展历程 我国风机地基设计总体上可划分为三个阶段：2003年以前小型风力发电机组地基的自主设计阶段；2003～2007年MW机组地基设计的引进和消化阶段；2007年以后MW机组地基的自主设计阶段。 随着我国电力体制的改革以及风电特许权工程的实施，特别是2006年?可再生能源法?生效之后，国外风机开场大规模进入中国，且由单机容量几百千瓦很快开展到兆瓦级，国外厂商对风机地基的设计非常重视，鉴于我国在MW风机地基设计方面的经历还不够丰富，不少情况下地基的设计都是按照厂商提供的标准图、国内XX根据风电场地质勘探资料和国内建筑材料的具体情况进展设计调整、厂商对国内XX的设计调整成果进展复核确认的模式，这种模式不仅影响了风机地基的自主设计，同时受制于厂商，甚至可能影响工程建立的决策、工期和投资
**大港沙井子风电四期工程 桩基施工案 1.适用围 本案适用于**大港沙井子四期风电工程风机桩基工程的沉桩施工。 2.编制依据 "建筑工程施工质量验收统一标准"〔GB50300-2013〕 "建筑地基根底工程施工质量验收规"〔GB50202-2016〕 "建筑地基根底设计规"〔GB50007-2011〕 "建筑桩基技术规"〔JGJ94-2008〕 "预制钢筋混凝土桩"〔04G361〕 "建立工程施工平安强制性条文" "施工现场临时用电技术规"〔JGJ46——2012〕 "建筑施工平安检查标准"〔JGJ 59—2011〕 "电力建立施工质量验收及评定规程〔第1局部：土建工程〕"(DLT 5210.1－2012) "工程建立标准强制性条文：房屋建筑局部"〔2013年版〕 3.工程概况 国电**大港沙井子风电场位于大港区南部，大港区位于**东南部,系**市东南部滨海行政区,现辖原北大港区及南郊局部地区,大港区南面与省的黄骅市接壤,边分别与塘沽、津南、西青和静海毗临。大港地区是退海之地,以后逐渐形成现在的滨海平原。**大港沙井子风电四期工程机位位于北排河排、沧浪渠河滩〔堤〕上，共安装21台风机，其中1*-19*风机布置在翟庄子围，20*、21*风机机位布置在窦庄子村东侧。 本期工程共安装21台联合动力UP115/2000MW级风力发电机组。风机叶轮直径115米，轮毂高度100米。
本场区无活动断裂分布，第四系松散堆积物厚度大，场区抗震设防烈度为7度，根据"建筑抗震设计规"(GB50011-2001)，可忽略发震断裂错动对地面建筑的影响。通过上述报告分析，场区不存在地震时可能发生崩塌、滑坡、泥流、地陷、地裂等灾害的地段。场区地层从上而下呈层状分布，除个别地层分布欠稳定外，主要地层层面坡度小于10%，场地埋深20.00m以上分布饱和粉〔土〕砂土初步判定为非液化土层。 风电场东侧有津岐公路通过，北侧有大港油田的红旗路与风场风机布局平行且相距较近。边地区的公路交通条件较好，距风场不远有唐津、荣乌、津晋高速以及津淄、津岐公路，交通十分便利。 4.施工准备 4.1.业技术准备 在开工前应组织相关技术人员学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规和技术标准。应制订施工平安保证措施和应急预案。对施工人员进展技术交底。对参建施工人员进展上岗前技术培训，考察合格后持证上岗。 4.2.外业技术准备 施工场地应整理完毕，场地应整平满足设备人员进场要求。生产、生活区已清扫清理，生活、办公设施充全，并能够满足主要管理、技术人员进场生活、办公需要。 5.技术要求 ⑴桩基的轴线和标高均已测定完毕，并通过监理工程师的检验。桩基的轴线和高程的控制桩应设置在不受打桩影响的地点，并妥善加以保护。 ⑵影响施工作业的其它因素，如进场道路、作业车辆行车路线等均已确定完毕。 ⑶根据轴线放出桩位线，并用钢筋头钉好桩位，并用白灰作标志，以便于施打。
内容提要 1、工程综合说明 2、编制依据 3、施工部署 4、施工准备、施工计划 5、施工进度计划表 6、劳动力计划表 7、拟投入的主要施工机械设备表 8 、临时设施布置及临时用地表 9、施工现场总平面图 10、各分部分项工程的主要施工方法 混凝土搅拌站的设立、及其运行 11、确保工程质量的技术组织措施 12、安全生产控制措施 13、雨期施工技术措施 14、文明施工、环境保护措施 15、工期保证措施
工程综合说明 工程名称：************************* 工稈风力发电机纟组基石 础^施 工 建设单 位： ********************* 项目业 主： ************************** 建设地 点： **************************** 设计单 位： ******************** 工程内 容： *******型风力发电机组和箱变的基础土石方、塔架底座 预埋（含底座到货的卸车）、基础钢筋混凝土浇筑、基 础接地网敷设施工 开工日期: 竣工日期: 工程质量：国家级合格标准。 编制依据 1.招标文件；设计施工图纸。 2.《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300 —2002。 3.《建筑地基与基础工程施工质量验收规范》GB50202 —
2002 4. 《建筑地基处理技术规范》JGJ79 —2002 。 5. 《砼结构工程施工质量验收规范》GB50204 —2002 。 6. 钢筋焊接接头按钢筋焊接及验收规程JGJ18-96 7. 焊条JB/T56102.1-1999, JB/T56102.2-1999 标准（一等品） 8.《普通砼用碎石和卵石质量标准及检验方法》JGJ53—92。 9. 《砼外加剂应用技术规范》GBJ119 —88。 10. 《普通砼配合比设计规程》JGJ55 —2000 。 11. 接地按建筑物防雷设计规范GB50057-94 12. 《建筑施工安全检查标准》JGJ59—99。 13.国家现行施工验收规范相关规定及强制性验收标准。 14.国家现行相关安全生产、文明施工、环境保护等文件及规定。 15.建筑施工合同。安全协议书。 16.工程地址的自然条件、交通、物资供应等实际情况。 17.本企业较强的技术能力、设备装备水平，及施工组织、管理能力。