风力发电塔架基础优化设计及选型

何建华

摘 要：在风力发电塔架基础优化设计与选型中，需明确具体的受力特点与原则，制定完善的优化设计方案，创新优化设计形式，保证能够提升风力发电塔架基础结构的稳定性与可靠性，满足当前的质量要求。

关键词：风力发电；塔架基础；优化设计及选型

中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）05-0175-02

风力发电塔架基础结构设计与选型应遵循可靠性高、体型计算合理、占地少、造价低的设计原则，对其结构进行合理的优化与配置，结合项目实际情况，全面提升设计水平，达到预期的设计目的。

1 风力发电机塔架基础设计背景的实际分析

在我国实际发展的过程中，风能资源较为丰富，经过相关调查可以得知，我国在11m高度以内能够利用地表的风电能源进行处理，资源大约在10亿kW左右，且海上的能源为7.6亿kW左右。近年来，且我国在风力发电方面，已经总结了先进的经验，在国际上呈现领先发展形式，可以根据不同的地质情况、不同的区域，针对实际要求与特点等对其进行处理总结，提升风力发电塔架基础优化设计水平。

2 机基础优化设计及选型的必要性及意义

对于基础结构优化设计而言，能够起到优化工程量、减少投资、提高土地利用率，例如：在梁板式基础优化设计的过程中，能够减少混凝土与钢筋的使用数量。同时，在优化设计的过程中，技术上可满足结构要求，但由于施工难度相对其他基础形式较高，对模板及钢筋安装较麻烦，施工周期较慢，在实际工程应用中使用不多。

3 优化设计措施

风机基础是整个风电场土建建设的核心内容，其重要性对于整个风电场来说不言而喻，目前国内风机基础形式主要有扩展基础、梁板式基础及岩石锚杆基础三种。风机基础主要承受大偏心荷载，同时承受360°的动力荷载。基础形式的选择需要根。风机布置较分散，每个机位的地质条件都有可能完全不同，因此，基础设计的精细化尤为重要，需要根据不同的地质条件进行选型。如图1所示。

目前，在风机基础结构计算过程中，地震烈度在Ⅶ度以下地区，起控制作用的工况主要是极端荷载工况下，偏心距/底板半径的比值，根据FD003-2007《风电机组地基基础设计规定》，极端荷载工况下允许偏心距/底板半径的最大比值为0.43，我们在基础结构计算时，将这个比值控制在0.4～0.43之间的基础半径为最优半径。地震烈度在Ⅶ度以上地区，起控制作用的工况主要是极端荷载工况和多遇地震工况下，偏心距/底板半径的比值，要求分别为小于0.43和小于0.25。如表1所示。

在基础配筋过程中，还应做好基础环与基础结构之间的连接工作，提升其可靠性，同时，重点注意基础环周围的应力集中情况，适当多配置纵向钢筋，穿孔钢筋尽量加强。

4 对风力发电塔架基础进行合理的选型

在风机基础选型的过程中，需根据山地区域、平原区域与丘陵区域的实际情况对风机基础进行选型。对于昼夜温差较大地区、持力层为基岩地区、持力层为黏土等区域，应根据具体的特点对其进行选型。

在实际选型中，需根据系统的实际运行特点，制定完善的选型管理方案，保证实际设计与选型满足相关规定，提升选型正确性。在此期间，需将圆形的结构作为核心部位，如果风机的基础结构弯矩较大，就要对其基底的分布合理考察，如果分布不均匀，就要更新选型方案，保证能够符合相关规定[1]。

在实际选型的过程中，根据设计方案的技术特点与经济性进行分析，对圆形塔架基础结构与方形塔架基础结构进行合理的分析，在明确具体特点与要求的基础上合理处理问题。在风力发电塔架基础结构优化设计中，相关设计人员应制定完善的管控方案，明确各方面设计特点与要求，逐渐提升自身管理与控制工作水平，优化管理机制。在实际选型期间，还要遵循因地制宜的工作原则，创建现代化的基础结构设计方案，对其形式进行合理的分析，达到预期的管理目的[2]。

5 结语

圆形扩展基础属于传统风机基础形式，施工技术成熟，在大多数风电场广泛應用。梁板式基础演变于圆形扩展基础，能够减少混凝土用量，但施工较为复杂。相比于上两种重力式基础，岩石扩底锚杆基础充分发挥了原状岩体的力学性能，有效减少了基础材料的用量，具有较好的经济性。但是岩石扩底锚杆基础对基岩的整体性、稳定性有较高要求，施工质量的优劣对基础的承载能力也有较大影响。综上所述，建议因地制宜，根据各机位的地质条件合理地选择相应的风机基础形式，保证基础结构安全可靠，从在技术经济方面来看，在施工技术趋于成熟的今天，推荐梁板式基础替代传统的扩展式基础是必然趋势。

参考文献

[1]刘学新.执行《风电机组地基基础设计规定》中所遇到的问题[C]//中国电机工程学会电力土建专委会2011年“低碳经济与电力土建”学术交流会论文集.2011：139-141.

[2]邵帅.浅谈新版《建筑地基基础设计规范》[J].中国科技信息，2013，（2）：127.

[3]王跃磊，鲁航线.GB50011-2010《建筑抗震设防范》对天津地区建筑抗震设计的影响[J].天津建设科技，2011，（2）：15-16.

[4]田利，郭刘潞，尹彦涛等.海上风力发电塔架直、间接作用的研究状态及展望[J].工业建筑，2016，46（5）：131-138.