試談風(fēng)機(jī)基于等效動(dòng)力計(jì)算模型的風(fēng)機(jī)淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究畢業(yè)總結(jié)范文

1、試談風(fēng)機(jī)基于等效動(dòng)力計(jì)算模型的風(fēng)機(jī)淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究畢業(yè)總結(jié)范文    內(nèi)容導(dǎo)讀：為集中力加在該區(qū)域中心附近。大量順風(fēng)向風(fēng)荷載實(shí)測(cè)資料表1 2 3 下一頁(yè) 摘要：本文基于等效動(dòng)力計(jì)算理論，將風(fēng)機(jī)機(jī)組等效為高聳懸臂梁結(jié)構(gòu)模型，對(duì)其進(jìn)行風(fēng)荷載計(jì)算，提出風(fēng)機(jī)淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)類型及尺寸的設(shè)計(jì)建議。關(guān)鍵詞：等效動(dòng)力模型，風(fēng)荷載，淺基礎(chǔ)，臨界尺寸引 言近年來(lái)，國(guó)家積極鼓勵(lì)發(fā)展風(fēng)能這一清潔可再生能源，利用風(fēng)能資源豐富的優(yōu)勢(shì)，我國(guó)風(fēng)電建設(shè)速度不斷加快，風(fēng)電總裝機(jī)容量位居世界前列。但與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)總體發(fā)展較晚，風(fēng)資源評(píng)價(jià)、規(guī)劃和管理滯

2、后，風(fēng)電研發(fā)能力不足，制造基礎(chǔ)薄弱，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)不健全以及自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)比重低。尤其是風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)這一方面，由于風(fēng)機(jī)多為國(guó)外進(jìn)口，前幾年不少基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是由廠家提供標(biāo)準(zhǔn)圖，風(fēng)機(jī)傾覆事件時(shí)有發(fā)生，風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)受到多方制約5。因此研究風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，對(duì)于規(guī)范和統(tǒng)一風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和確保風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)工況下的安全運(yùn)行具有重要意義。1 風(fēng)機(jī)機(jī)組結(jié)構(gòu)等效動(dòng)力計(jì)算模型1.1 風(fēng)機(jī)機(jī)組等效結(jié)構(gòu)分析風(fēng)機(jī)機(jī)組作為高聳結(jié)構(gòu)，在工程抗風(fēng)分析中，可將塔筒及其基礎(chǔ)部分等效為懸臂梁結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算。本文主要考慮風(fēng)荷載這一水平動(dòng)態(tài)荷載對(duì)風(fēng)機(jī)機(jī)組的作用，保證其在惡劣的環(huán)境中，能夠可靠、安全正常工作。1.2 風(fēng)機(jī)機(jī)組等效動(dòng)力計(jì)算模型風(fēng)機(jī)機(jī)組

3、中風(fēng)機(jī)葉片部分作為承受風(fēng)荷載的主要受力構(gòu)件，為方便起見(jiàn)，根據(jù)構(gòu)筑物抗震規(guī)范有關(guān)規(guī)定，在實(shí)際工程應(yīng)用中，可將風(fēng)機(jī)葉片看作單質(zhì)點(diǎn)體系進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算，即風(fēng)機(jī)葉片所受動(dòng)力荷載作為集中力加在塔筒頂端。風(fēng)機(jī)機(jī)組等效動(dòng)力計(jì)算模型見(jiàn)圖1所示。1.3 風(fēng)機(jī)機(jī)組基礎(chǔ)類型選擇與一般高聳結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)相類似，風(fēng)機(jī)機(jī)組基礎(chǔ)可采用淺基礎(chǔ)或者樁基礎(chǔ)。淺基礎(chǔ)的優(yōu)勢(shì)在于施工簡(jiǎn)單，不需要大型施工機(jī)械，工期較快，并且隨著風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)向著“更輕、更強(qiáng)、更高效”的方向發(fā)展，在地質(zhì)條件較好的地區(qū)，淺基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)越來(lái)越受到重視。另外，風(fēng)機(jī)上部結(jié)構(gòu)為典型的懸臂梁結(jié)構(gòu)，高度大且采用高強(qiáng)材質(zhì)，故作用于基礎(chǔ)的內(nèi)力具有彎矩很大、剪力較小的特點(diǎn)。本文在以上研究的

4、基礎(chǔ)上，以內(nèi)蒙古某風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目建設(shè)為例，針對(duì)所用風(fēng)機(jī)類型進(jìn)行風(fēng)荷載計(jì)算，提出關(guān)于淺基礎(chǔ)類型與尺寸的一些建議，為工程建設(shè)提供參考。2 工程概況該工程區(qū)位于內(nèi)蒙古東部，歷史地震較為薄弱，為區(qū)域構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定區(qū)，場(chǎng)地50年超過(guò)概率10%的地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，相應(yīng)的地震基本烈度為度。場(chǎng)地高程為197208m，地下水位高程為180m。風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)址范圍約為100km2，植被稀疏，地勢(shì)開(kāi)闊平坦，大部分為荒漠草原。風(fēng)電場(chǎng)代表年平均風(fēng)速為8m/s，切出風(fēng)速為20m/s，基本風(fēng)壓為0.55KN/m2，風(fēng)功率密度為430w/m2，屬3級(jí)風(fēng)電場(chǎng)。地基土為摘自：學(xué)士論文密實(shí)細(xì)砂夾礫石，內(nèi)摩擦角為35°，黏

5、聚力為0，地基土承載力基本容許值fa=300KPa。風(fēng)電場(chǎng)工程規(guī)劃總裝機(jī)容量為49.5MW，擬裝機(jī)33臺(tái)單機(jī)容量為1500KW的風(fēng)電發(fā)電機(jī)組。單臺(tái)風(fēng)機(jī)的塔架為三節(jié)，單臺(tái)風(fēng)機(jī)的葉片為3片，風(fēng)機(jī)輪轂高度為65m。單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組主要部件的參數(shù)見(jiàn)表1所示。3 風(fēng)機(jī)機(jī)組結(jié)構(gòu)計(jì)算3.1 風(fēng)荷載計(jì)算將風(fēng)電機(jī)組分為兩部分，即分別對(duì)塔筒和葉片進(jìn)行風(fēng)荷載計(jì)算。根據(jù)高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范及塔筒尺寸特點(diǎn)，本文將塔筒從下到上劃分為8個(gè)區(qū)域，分別在塔筒的5m、10m、15m、20m、30m、40m、50m、60m高度處計(jì)算出風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，求出所在區(qū)域的面積，最后將得到的每一區(qū)域風(fēng)荷載作為集中力加在該區(qū)域中心附近。大量順風(fēng)向風(fēng)荷載

6、實(shí)測(cè)資料表p風(fēng)能利用系數(shù)，為風(fēng)輪半徑（m）。對(duì)于該實(shí)例的1.5MW風(fēng)機(jī)機(jī)組，求得在最不利工況下的風(fēng)葉所受氣動(dòng)荷載為406.960KN。從上述計(jì)算中，可以看出風(fēng)電機(jī)組承受的風(fēng)荷載主要為風(fēng)機(jī)葉片所受的氣動(dòng)荷載。3.2 作用在基礎(chǔ)上的軸力、剪力、彎矩計(jì)算根據(jù)風(fēng)電機(jī)組主要部件參數(shù)表及上述風(fēng)荷載計(jì)算，其軸力、剪力、彎矩見(jiàn)表3所 明，風(fēng)作用可分解為平均風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)。平均風(fēng)將結(jié)構(gòu)吹到一個(gè)平衡位置，脈動(dòng)風(fēng)使其圍繞平衡位置作振動(dòng)。塔筒簡(jiǎn)化為懸臂梁結(jié)構(gòu)，在工程抗風(fēng)設(shè)計(jì)中，可將平均風(fēng)乘以風(fēng)振系數(shù)來(lái)考慮脈動(dòng)風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響作用。根據(jù)地勘資料，該工程區(qū)基本風(fēng)壓為0.55KN/m2，風(fēng)電場(chǎng)處于B類粗糙地形，重現(xiàn)期調(diào)

7、整系數(shù)為1.1。根據(jù)高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，可求得該風(fēng)電機(jī)組風(fēng)荷載體型系數(shù)為0.536，自振周期為1.057s。作用在塔筒不同高度處的風(fēng)荷載計(jì)算見(jiàn)表2所示。注：表中，Z（m）為作用的高度；Z為風(fēng)壓高度變化系數(shù)；1為風(fēng)壓脈動(dòng)和風(fēng)壓高度變化影響系數(shù)；2為結(jié)構(gòu)外形影響系數(shù)；H為塔筒高度；Z為風(fēng)振系數(shù)；W（Z）為Z高度處的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值；S為劃分區(qū)域面積；Fn為所在區(qū)域所受風(fēng)荷載近似值。趙文濤等在風(fēng)力發(fā)電鋼塔筒的荷載計(jì)算方法和荷載組合研究中提出作用于塔筒頂端的荷載效應(yīng)分為額定風(fēng)速、切出風(fēng)速和極限風(fēng)速三種工況計(jì)算，得出風(fēng)葉在切出風(fēng)速作用下受到的氣動(dòng)載荷達(dá)到最大值，即最不利狀態(tài)，建議在切出風(fēng)速工況下的氣動(dòng)荷載通過(guò)

8、式（1）來(lái)進(jìn)行計(jì)算： （1）式中：Vd切出風(fēng)速（m/s）；Cp風(fēng)能利用系數(shù)，為風(fēng)輪半徑（m）。對(duì)于該實(shí)例的1.5MW風(fēng)機(jī)機(jī)組，求得在最不利工況下的風(fēng)葉所受氣動(dòng)荷載為406.960KN。從上述計(jì)算中，可以看出風(fēng)電機(jī)組承受的風(fēng)荷載主要為風(fēng)機(jī)葉片所受的氣動(dòng)荷載。3.2 作用在基礎(chǔ)上的軸力、剪力、彎矩計(jì)算根據(jù)風(fēng)電機(jī)組主要部件參數(shù)表及上述風(fēng)荷載計(jì)算，其軸力、剪力、彎矩見(jiàn)表3所示。4 風(fēng)機(jī)機(jī)組天然淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究4.1 基礎(chǔ)形式的選擇該工程區(qū)地質(zhì)條件較好，故可以采用淺基礎(chǔ)形式可以達(dá)到安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理的要求。對(duì)于風(fēng)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，有圓形與方形擴(kuò)大基礎(chǔ)兩種形式，不少設(shè)計(jì)人員難以選擇。在小偏心受力情況下，承受相同的

9、荷載，圓形擴(kuò)大基礎(chǔ)比方形擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土工程量要節(jié)?。欢鴮?duì)于大偏心受力的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，兩者混凝土工程量十分接近。                                本文建議應(yīng)優(yōu)先選擇方形基礎(chǔ)，因?yàn)樵诔惺芟嗤拇笃暮奢d，圓形基礎(chǔ)的實(shí)際受壓面積要小于方形基礎(chǔ)，且圓形基礎(chǔ)基底反

10、力的分布更不均勻，從而導(dǎo)致基礎(chǔ)傾斜率較大，因此采用更大的基礎(chǔ)面積來(lái)滿足控制要求。另外，風(fēng)電機(jī)組地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)定 3規(guī)定，在極端荷載工況下，基底脫開(kāi)面積不大于基底面積的1/4，這樣對(duì)于圓形基礎(chǔ)更加不利。4.2 風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)底面臨界尺寸的確定基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，一般在確定基礎(chǔ)埋深后再確定基礎(chǔ)底面尺寸。首先滿足地基承載力要求，由于風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)所受的彎矩很大，軸力很小，基礎(chǔ)大小及埋深通常由抗傾覆承載力控制。風(fēng)電機(jī)組具有承受360°方向重復(fù)荷載和大偏心的特殊性，本文選擇一個(gè)主導(dǎo)風(fēng)向，欲研究基礎(chǔ)底面尺寸的臨界值，即在最不利工況下，基底壓應(yīng)力分布圖為三角形的情況，防止出現(xiàn)基底應(yīng)力重分布。高層建筑由于風(fēng)力和

11、地震力等水平荷載作用，其基礎(chǔ)埋置深度一般不小于1/15的地面以上建筑物高度。對(duì)風(fēng)電機(jī)組而已，可取埋置深度為4m?；讐簯?yīng)力分布圖為三角形時(shí)，說(shuō)明偏心距e0與基底截面核心半徑相等。對(duì)于該風(fēng)常運(yùn)行。5 結(jié)論與建議（1）本文基于計(jì)算動(dòng)力學(xué)理論，將風(fēng)電機(jī)組簡(jiǎn)化為等效動(dòng)力計(jì)算模型，為工程中計(jì)算風(fēng)荷載提供了一種簡(jiǎn)便近似方法。（2）本文系統(tǒng)地總結(jié)了風(fēng)電機(jī)組荷載的計(jì)算方法，認(rèn)為風(fēng)荷載是影響基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主要因素。（3）本文建議在地質(zhì)較好的條件下，優(yōu)先采用淺基礎(chǔ)，并提出了在最不利工況下求出基礎(chǔ)底部寬度臨 電機(jī)組當(dāng)兩者相等時(shí)，基礎(chǔ)底部寬度約為11.9m。說(shuō)明基底寬度12m時(shí)，基底達(dá)到極限偏心受壓狀態(tài)。在此進(jìn)

12、行兩種驗(yàn)算：（1）地基承載力驗(yàn)算 （2）（2）基礎(chǔ)傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算 （3）式中：S'基底截面重心至壓力最大一邊的邊緣距離；e0'為外力合力偏心距；K0為基礎(chǔ)抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)。在基礎(chǔ)底面寬度為12m的臨界尺寸情況，地基抗壓、基礎(chǔ)變形和穩(wěn)定性都滿足要求。本文建議根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)所在環(huán)境和地質(zhì)條件下，優(yōu)先采用天然淺基礎(chǔ)中的方形擴(kuò)大基礎(chǔ)形式，結(jié)合工程實(shí)際設(shè)摘自：本科畢業(yè)論文致謝計(jì)和安全考慮，在基礎(chǔ)臨界尺寸乘以1.5來(lái)作為基礎(chǔ)底面設(shè)計(jì)尺寸來(lái)確保風(fēng)電機(jī)組可靠正常運(yùn)行。5 結(jié)論與建議（1）本文基于計(jì)算動(dòng)力學(xué)理論，將風(fēng)電機(jī)組簡(jiǎn)化為等效動(dòng)力計(jì)算模型，為工程中計(jì)算風(fēng)荷載提供了一種簡(jiǎn)便近似方法。（2）本文系

13、統(tǒng)地總結(jié)了風(fēng)電機(jī)組荷載的計(jì)算方法，認(rèn)為風(fēng)荷載是影響基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主要因素。（3）本文建議在地質(zhì)較好的條件下，優(yōu)先采用淺基礎(chǔ)，并提出了在最不利工況下求出基礎(chǔ)底部寬度臨界尺寸乘以1.5來(lái)作為設(shè)計(jì)尺寸來(lái)滿足風(fēng)電機(jī)組正常要求。參考文獻(xiàn)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50135-2006）S.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2007.趙文濤，曹周平，陳劍鋒.風(fēng)力發(fā)電鋼塔筒的荷載計(jì)算方法和荷載組合研究J.特種結(jié)構(gòu).2010，27（4），73-76.3中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，風(fēng)電機(jī)組地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)定（FD003-2007）S.北京：中國(guó)水利水電出版社，2007.4李翀.淺談單管塔樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)J.規(guī)劃設(shè)計(jì).5王民浩，陳觀福.我國(guó)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)J.水利水電，2008，34（11），88-91.6劉學(xué)新.執(zhí)行風(fēng)電機(jī)組地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)定所遇到的問(wèn)題J.勘測(cè)設(shè)計(jì).2011，4，78-80