海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

...wd......wd......wd...海上風(fēng)電機(jī)組根基構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)〔初稿〕GuidelinesforDesigningOffshoreWindTurbineFoundationStructuresDRAFT200目錄TOC\o"1-2"\h\z前言i1.引言11.1總則11.2參考標(biāo)準(zhǔn)11.3.支撐構(gòu)造21.4構(gòu)造型式的選取32.環(huán)境條件52.1總則52.2風(fēng)52.3波浪52.4海流62.5水位72.6冰72.7土壤調(diào)查和巖土資料82.8其它環(huán)境條件83.荷載及荷載組合103.1總則103.2固定荷載103.3活荷載103.4環(huán)境荷載113.5荷載組合174.鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)204.1總則204.2許用應(yīng)力204.3組合應(yīng)力214.4圓管構(gòu)件的強(qiáng)度214.5構(gòu)件的穩(wěn)定性225.樁根基設(shè)計(jì)275.1一般規(guī)定275.2樁體壁厚確實(shí)定275.3樁體分段確實(shí)定275.4樁體的構(gòu)造要求275.5橫向荷載下樁基計(jì)算285.6P-y曲線285.7樁的軸向承載力295.8群樁效應(yīng)316.鋼材料326.1總則326.2設(shè)計(jì)溫度326.3構(gòu)造分類326.4構(gòu)造用鋼337.構(gòu)造分析計(jì)算347.1總則347.2構(gòu)造建模347.3靜強(qiáng)度分析357.4動(dòng)力分析367.5地震響應(yīng)分析377.6疲勞分析378.防腐388.1總則388.2涂層與鍍層保護(hù)388.3陰極保護(hù)398.4防腐系統(tǒng)的檢查與維護(hù)41前言大規(guī)模的海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)即將在我國(guó)拉開帷幕，為此，在渤海海上風(fēng)電示范工程的根基上，海油〔北京〕能源投資組織開展了海上風(fēng)電機(jī)組根基構(gòu)造研究。在借鑒國(guó)外海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)經(jīng)歷和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的根基上，經(jīng)過工程研究起草了本標(biāo)準(zhǔn)〔初稿〕。在本標(biāo)準(zhǔn)各章節(jié)的編制過程中，通用局部以API為主，并參考了局部其它相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、資料，具體各局部參考的標(biāo)準(zhǔn)如下：構(gòu)造形式主要參考DNV標(biāo)準(zhǔn)和歐洲海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)經(jīng)歷，并結(jié)合我國(guó)海上固定式采油的設(shè)計(jì)建造經(jīng)歷提出；環(huán)境條件、荷載計(jì)算〔除風(fēng)機(jī)靜荷載和動(dòng)冰力荷載〕、鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)、樁根基設(shè)計(jì)和構(gòu)造分析計(jì)算主要參考API標(biāo)準(zhǔn)確定；風(fēng)機(jī)荷載根據(jù)中國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)要求〔JB/T10300-2001〕確定；動(dòng)冰力荷載采用了DNV-OS-J101建議的冰力計(jì)算方法。本標(biāo)準(zhǔn)〔初稿〕僅作為海上風(fēng)電機(jī)組根基構(gòu)造設(shè)計(jì)的建議。本標(biāo)準(zhǔn)〔初稿〕主要起草人：李華軍、黃維平、王樹青、張兆德、孟珣、石湘1.引言1.1總則1.1.1一般要求1、本標(biāo)準(zhǔn)提供海上風(fēng)力發(fā)電構(gòu)造的設(shè)計(jì)原那么和技術(shù)要求。2、本標(biāo)準(zhǔn)用于海上風(fēng)電機(jī)根基構(gòu)造的設(shè)計(jì)。3、本標(biāo)準(zhǔn)不包括機(jī)艙、轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)、變速箱等風(fēng)電機(jī)構(gòu)件的設(shè)計(jì)。1.1.2目標(biāo)本標(biāo)準(zhǔn)給出了海上風(fēng)電場(chǎng)構(gòu)造設(shè)計(jì)的一般原那么和指南。1.1.3范圍和應(yīng)用1、本標(biāo)準(zhǔn)適用于所有類型的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的根基和支撐構(gòu)造。2、本標(biāo)準(zhǔn)適用于整體構(gòu)造設(shè)計(jì)，包括水下構(gòu)造和根基，但不包括風(fēng)機(jī)部件，如風(fēng)機(jī)吊艙和轉(zhuǎn)子等。3、本標(biāo)準(zhǔn)提供了以下內(nèi)容：——環(huán)境條件——荷載與荷載組合——鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)——樁根基設(shè)計(jì)——鋼材料——構(gòu)造數(shù)值計(jì)算與分析——腐蝕防護(hù)1.2參考標(biāo)準(zhǔn)1.2.1一般要求表1.2.1中的標(biāo)準(zhǔn)包括了本標(biāo)準(zhǔn)中的一些參考標(biāo)準(zhǔn)，它們構(gòu)成了本標(biāo)準(zhǔn)的局部條款。表1.2.1參考的標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)題DNV-OS-J101DNV標(biāo)準(zhǔn):海上風(fēng)電機(jī)組根基構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)JB/T10300-2001中國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)要求SY/T10030-2004中國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):海上固定平臺(tái)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建造的推薦作法-工作應(yīng)力設(shè)計(jì)法SY/T10049-2004中國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):海上鋼構(gòu)造疲勞強(qiáng)度分析推薦作法SY/T10008-2000中國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):海上固定式鋼質(zhì)石油生產(chǎn)平臺(tái)的腐蝕控制SY/T10050-2004中國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):環(huán)境條件和環(huán)境荷載標(biāo)準(zhǔn)DNV-OS-B101DNV標(biāo)準(zhǔn):金屬材料DNV-OS-C101DNV標(biāo)準(zhǔn):海洋鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)——荷載抗力法DNV-OS-C201DNV標(biāo)準(zhǔn):移動(dòng)式海洋平臺(tái)構(gòu)造設(shè)計(jì)——工作應(yīng)立法DNV-OS-C401DNV標(biāo)準(zhǔn):海洋工程構(gòu)造裝配和檢測(cè)DNV-OS-C502DNV標(biāo)準(zhǔn):海洋工程混凝土構(gòu)造1.3.支撐構(gòu)造1.3.1引言1、大型海上風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)的根基構(gòu)造可以根據(jù)它們根基類型、安裝方法劃分成：——樁基構(gòu)造——重力根基構(gòu)造——桶基構(gòu)造——浮式構(gòu)造2、根據(jù)根基之上的構(gòu)造型式可分為3種基本構(gòu)造：——單立柱構(gòu)造——導(dǎo)管架構(gòu)造——浮式構(gòu)造3、將不同根基與上部構(gòu)造組合可以產(chǎn)生具有不同類型的混合根基構(gòu)造。1.3.2單立柱根基1、單立柱單樁構(gòu)造是樁承構(gòu)造中最簡(jiǎn)單的一種構(gòu)造形式，根基施工采用打樁或鉆孔方法。單立柱構(gòu)造一般為鋼質(zhì)，塔架通過單樁支撐，塔架與樁之間可以直接連接，或者通過過渡段連接。樁和立柱均為圓柱形構(gòu)造。2、樁的貫入深度取決于環(huán)境和土壤條件。單樁構(gòu)造在海床活動(dòng)海域和沖刷海床海域是非常有利的，因?yàn)?，它?duì)水深有較大的靈活性。這種構(gòu)造的一個(gè)弱點(diǎn)是傾斜和振動(dòng)，因此，對(duì)設(shè)計(jì)和施工的要求較高。3、這種類型的構(gòu)造受到海底地質(zhì)條件和水深的制約，適合于水深從0米到25米的海域。1.3.3單立柱三樁構(gòu)造1、單立柱三樁構(gòu)造有三條樁腿埋入海床，其上部連接一個(gè)單立柱，單立柱是圓柱形鋼管。根基寬度和樁的貫入深度取決于實(shí)際的環(huán)境和土壤條件。2、海上風(fēng)電機(jī)組的單立柱三樁構(gòu)造與邊際油田開發(fā)的簡(jiǎn)易平臺(tái)相似，三根樁通過一個(gè)三角形剛架與中心立柱連接，風(fēng)電機(jī)組塔架連接到立柱上形成一個(gè)構(gòu)造整體。3、三腳架的中心立柱與塔架連接，三腳架的樁可以是豎直的，也可以是傾斜的。當(dāng)構(gòu)造采用自升式鉆塔安裝時(shí)要使用傾斜樁。4、單立柱三樁構(gòu)造的剛度大于單立柱構(gòu)造，因此，適用水深為20m~50m。1.3.4三腿或四腿導(dǎo)管架構(gòu)造1、海上風(fēng)電機(jī)組的三腿或四腿導(dǎo)管架構(gòu)造完全借鑒于海洋石油平臺(tái)的概念，采用了比單立柱三樁構(gòu)造剛度更大的構(gòu)造形式。因此，其適用水深和可支撐的風(fēng)機(jī)規(guī)格大于單立柱三樁構(gòu)造。2、四腿導(dǎo)管架的適用水深為20~50m。1.4構(gòu)造型式的選取1.4.1一般要求1、風(fēng)電機(jī)組根基構(gòu)造為高聳構(gòu)造形式，構(gòu)造受荷載影響很大，尤其要認(rèn)真考慮風(fēng)機(jī)荷載和地震荷載的影響。2、構(gòu)造型式的選取不僅要考慮靜強(qiáng)度，還必須充分考慮構(gòu)造的動(dòng)力特性和動(dòng)力響應(yīng)，使構(gòu)造的固有頻率避開外荷載頻率，尤其是風(fēng)荷載，從而不致產(chǎn)生過大的動(dòng)力響應(yīng)。3、風(fēng)電機(jī)組根基構(gòu)造還必須進(jìn)展疲勞分析和屈曲分析，以及腐蝕疲勞問題。4、風(fēng)電機(jī)組根基構(gòu)造可以是剛性構(gòu)造，也可以是柔性構(gòu)造。柔性構(gòu)造的設(shè)計(jì)要保證平穩(wěn)地度過穿越頻率。1.4.2不同構(gòu)造型式適用的水深范圍表1.4.1中列出了推薦的不同根基構(gòu)造形式適用的水深范圍。表1.4..1不同根基構(gòu)造形式適用水深范圍根基類型水深(m)重力式根基0~10桶基單立柱構(gòu)造0~25單立柱構(gòu)造0~30三腿/四腿導(dǎo)管架>20浮式構(gòu)造>502.環(huán)境條件2.1總則海上風(fēng)電平臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮與特定海域和操作有關(guān)的各種環(huán)境條件，主要包括風(fēng)、浪、流、潮、冰和地震等。環(huán)境條件應(yīng)根據(jù)長(zhǎng)期的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來分析得到，并根據(jù)最新的海況統(tǒng)計(jì)資料確認(rèn)，包括極端海況和正常操作海況。2.2風(fēng)風(fēng)速可以分成兩種：〔1〕持續(xù)風(fēng)速：平均持續(xù)時(shí)間大于1分鐘的風(fēng)速；〔2〕陣風(fēng)風(fēng)速：平均持續(xù)時(shí)間小于1分鐘的風(fēng)速；一般來說，持續(xù)風(fēng)速用于計(jì)算平臺(tái)上部的總風(fēng)力，而陣風(fēng)風(fēng)速用于局部構(gòu)件的作用力計(jì)算詳見SY/T10030-2004的有關(guān)條款；2.3波浪1、波浪使用有效波高Hs和譜峰周期Tp來表示。2、波浪統(tǒng)計(jì)資料是長(zhǎng)期和短期波浪狀態(tài)表示的根基。用于設(shè)計(jì)的經(jīng)歷統(tǒng)計(jì)資料必須經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間周期。3、波浪和風(fēng)是有聯(lián)系的，因?yàn)椴ɡ送ǔＪ怯娠L(fēng)導(dǎo)致產(chǎn)生的。在設(shè)計(jì)中需要考慮波浪和風(fēng)的聯(lián)系。4、當(dāng)?shù)氐暮Ｃ孢\(yùn)動(dòng)的譜密度可以由已有的波浪資料確定。5、在沒有實(shí)測(cè)資料的情況下，海浪的譜密度函數(shù)可以用JONSWAP譜來表示，其中：f——波浪頻率，f=1/T；T——波浪周期；fp——譜峰頻率，fp=1/Tp；Tp——譜峰周期；g——重力加速度；α——?dú)w納的Phillips常數(shù)，σ——譜寬參數(shù)，f≦fp時(shí)，σ=0.07；f>fp時(shí)，σ=0.09；γ——譜峰升高因子；上跨零點(diǎn)周期Tz取決于譜峰周期Tp，由下面的關(guān)系來確定，譜峰升高因子其中：Tp單位是秒，Hs單位是米。6、從當(dāng)?shù)匾延匈Y料獲得的波浪參數(shù)Hs和Tp的長(zhǎng)期概率分布可以用一般分布形式或者散點(diǎn)圖的形式表示。典型的一般分布包括有效波高的Weibull分布和與Hs有關(guān)的Tp的對(duì)數(shù)分布。散點(diǎn)圖給出的是點(diǎn)對(duì)〔Hs,Tp〕在給定的〔Hs,Tp〕區(qū)間里發(fā)生的頻率。7、有效波高服從Weibull分布當(dāng)表示任意t小時(shí)有效波高的分布時(shí)，每年最大有效波高的分布可以取為：其中：N是一年中t小時(shí)海浪間隔的個(gè)數(shù)，t=3時(shí)，N=2920。8、以年為單位的重現(xiàn)期為TR的有效波高，在每年最大有效波高的分布中定義為(1-1/TR)分位數(shù)。用表示，表達(dá)式為：其中TR大于一年。2.4海流海流對(duì)海洋平臺(tái)有作用力，此外海洋考慮流對(duì)波浪的Dopple效應(yīng)。流速一般按照表層、中層、底層給出。海流主要有風(fēng)成流、潮流和環(huán)流。4、海流統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是表示長(zhǎng)期和短期海流環(huán)境的根基。用作設(shè)計(jì)根基的經(jīng)歷統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)必須有足夠長(zhǎng)的時(shí)間周期。5、必須相應(yīng)地考慮海流隨水深的變化。6、風(fēng)電根基構(gòu)造底部容易腐蝕的地方，需要特別研究接近海底處的海流環(huán)境。7、沒有詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量資料時(shí)，海流速度隨水深的變化認(rèn)為是其中z≦0時(shí)，時(shí)，v(z)——水深z處海流的總速度；z——到靜水面的距離，向上為正；vtide0——靜水面的潮流速度；vwind0——靜水面的風(fēng)成流速度；h——水深〔取正〕；ho——風(fēng)成流的參考深度，ho=50m。2.5水位水位由平均水位、潮位和風(fēng)、壓力導(dǎo)致的風(fēng)暴潮構(gòu)成。潮差定義為最高天文潮和最低天文潮之差。水位統(tǒng)計(jì)資料可以用長(zhǎng)期和短期水位環(huán)境表示。用作設(shè)計(jì)根基的經(jīng)歷統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)必須有足夠長(zhǎng)的時(shí)間周期。水位和風(fēng)是有相關(guān)的，因?yàn)樗怀煞掷镉酗L(fēng)成因素。設(shè)計(jì)中要考慮水位資料和風(fēng)資料之間的這種聯(lián)系。2.6冰1、如果風(fēng)電場(chǎng)所在海區(qū)可能形成冰或是可能有流冰，冰環(huán)境必須適當(dāng)考慮。2、對(duì)于下面的海冰環(huán)境和性質(zhì)要考慮相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)資料：——冰的特性和幾何形狀；——冰區(qū)密度和分布；——冰的類型〔浮冰、狹長(zhǎng)的冰、冰排〕；——冰的機(jī)械性能〔抗壓強(qiáng)度ru，抗彎強(qiáng)度rf〕；——流冰的速度和方向；——冰厚。3、冰的增長(zhǎng)來源于海浪飛濺、雪、雨和潮濕的空氣，在不同的海區(qū)這些因素要相應(yīng)地考慮。4、如果有除去冰雪的設(shè)備，由于雪和冰的積累導(dǎo)致的雪和冰荷載可以減小或是忽略。5、當(dāng)風(fēng)荷載和水動(dòng)力荷載確定之后，要相應(yīng)考慮冰引起的橫截面積的增加和外表粗糙度的改變。6、冰厚是計(jì)算冰荷載的重要參數(shù)。冰厚確實(shí)定應(yīng)該基于當(dāng)?shù)氐谋鶖?shù)據(jù)，2.7土壤調(diào)查和巖土資料1、土壤調(diào)查應(yīng)該給詳細(xì)設(shè)計(jì)提供所有需要的土壤資料。土壤調(diào)查分為地質(zhì)研究、地球物理測(cè)量和巖土調(diào)查。2、土壤調(diào)查的范圍和土壤調(diào)查方法的選擇要考慮風(fēng)機(jī)的類型、大小、重要性、土壤的復(fù)雜性和海床環(huán)境、實(shí)際土壤沉淀物的類型。土壤調(diào)查覆蓋的區(qū)域要看場(chǎng)地布置和安裝的容許誤差。3、對(duì)于風(fēng)場(chǎng)中的多重地基，土壤的巖石組成和土壤強(qiáng)度特性范圍要在每一層地基或者每個(gè)地基的位置進(jìn)展相應(yīng)的評(píng)估。4、土壤調(diào)查必須提供到達(dá)某一深度土壤的相關(guān)信息，在此深度以下的薄弱根基不再會(huì)影響到風(fēng)機(jī)和支撐構(gòu)造及根基的安全性和性能。5、土壤調(diào)查通常由下面的調(diào)查類型組成：——該點(diǎn)的地質(zhì)調(diào)查——海床的地形調(diào)查——地球物理調(diào)查，土壤鉆孔并進(jìn)展現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試——土壤取樣并進(jìn)展隨后的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試——在采樣處進(jìn)展測(cè)試，例如錐形穿透試驗(yàn)〔CPT〕6、現(xiàn)場(chǎng)的巖土調(diào)查包括取樣做實(shí)驗(yàn)室分析和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試兩局部，調(diào)查應(yīng)該提供下面所有重要土層的巖土資料類型：——土壤分類和描述的資料；——實(shí)施要求的分析類型之后提供剪切強(qiáng)度和變形特性；——現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力環(huán)境。提供的土壤參數(shù)，應(yīng)該覆蓋所有的根基設(shè)計(jì)和細(xì)節(jié)要求，包括重要土層的橫向范圍和這些土層中土壤特性的橫向變化。7、確定土壤的強(qiáng)度和變形特性的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，應(yīng)該包括一系列不同類型的實(shí)驗(yàn)，每種實(shí)驗(yàn)要重復(fù)屢次，這樣才能滿足根基詳細(xì)設(shè)計(jì)的需要。2.8其它環(huán)境條件2.8.1地震1、風(fēng)電場(chǎng)海域的地震活潑程度必須根據(jù)地震活動(dòng)的歷史記錄，如地震發(fā)生的次數(shù)和量級(jí)，以此來進(jìn)展評(píng)定。2、如果能夠得到該地區(qū)地震活動(dòng)的詳細(xì)信息，那么該地區(qū)的地震條件由這些信息來確定。3、如果沒有該地區(qū)地震活動(dòng)的詳細(xì)信息，那么地震條件確實(shí)定要根據(jù)詳細(xì)的調(diào)查，這包括地質(zhì)歷史的研究和該地區(qū)發(fā)生的地震。4、如果某地區(qū)被定為地震活潑區(qū)并且風(fēng)機(jī)受地震的影響，就需要做當(dāng)?shù)睾驮摰貐^(qū)地質(zhì)評(píng)估以確定缺陷的位置和排列、震中和震源的距離、能量釋放的機(jī)制和震源到該地的衰減特征。應(yīng)該考慮當(dāng)?shù)氐耐寥罈l件，某種程度上地震能夠影響到地面的運(yùn)動(dòng)。地震設(shè)計(jì)包括形成該地的地震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該與認(rèn)可的工業(yè)操作相符合。2.8.2鹽度應(yīng)該考慮海水的鹽度對(duì)腐蝕的影響。2.8.3溫度1、高、低溫度的極值表示成可能的最高值和最低值，各自有相應(yīng)的重現(xiàn)期。2、當(dāng)描述溫度環(huán)境時(shí)，空氣和海水的溫度都要考慮。2.8.4海生物的生長(zhǎng)1、海底的植物、動(dòng)物和細(xì)菌引起水下和潮間帶的構(gòu)造部件上的海生物生長(zhǎng)。潛在的海生物生長(zhǎng)必須得到重視。海生物增加構(gòu)造構(gòu)件的重量，還可能增加構(gòu)件上水的作用力。3.荷載及荷載組合3.1總則1、該局部定義并詳細(xì)表達(dá)了在總體強(qiáng)度分析和局部設(shè)計(jì)中需考慮的荷載及荷載組合情況。2、風(fēng)機(jī)和支撐構(gòu)造至少要滿足IEC61400-1(風(fēng)渦輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)——第一局部：安全要求)中給出的特定風(fēng)工況的要求。3.2固定荷載固定荷載是指平臺(tái)適用期間，大小、位置或方向不會(huì)發(fā)生改變的荷載，如：——平臺(tái)構(gòu)造在空氣中的重量——永久安裝在平臺(tái)上的設(shè)備和附屬構(gòu)造——作用在構(gòu)造上的靜水力3.3活荷載1、活荷載是指在與平臺(tái)使用和正常操作有關(guān)的荷載，其大小、位置和方向會(huì)發(fā)生改變。例如：——人員的變化——起重機(jī)操作荷載——船舶撞擊——與設(shè)備運(yùn)行有關(guān)的荷載——可變的壓艙物和設(shè)備荷載——存儲(chǔ)的材料、設(shè)備、氣體、液體和流體——救生艇2、對(duì)于海上風(fēng)機(jī)構(gòu)造，活荷載包括：——運(yùn)動(dòng)荷載〔actuationloads〕——服務(wù)船只的撞擊荷載——起重機(jī)操作荷載3、運(yùn)動(dòng)載荷運(yùn)行載荷是由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行和控制產(chǎn)生的，可將它們分成假設(shè)干類。每一類都與風(fēng)輪轉(zhuǎn)數(shù)的控制有關(guān)，例如通過葉片或其他氣動(dòng)裝置的變距進(jìn)展扭矩控制。運(yùn)行載荷包括由風(fēng)輪停轉(zhuǎn)和啟動(dòng)，發(fā)電機(jī)接通和脫開引起的傳動(dòng)鏈機(jī)械剎車和瞬態(tài)載荷，以及偏轉(zhuǎn)載荷。4、運(yùn)行載荷通常認(rèn)為是風(fēng)荷載作用在風(fēng)渦輪機(jī)上產(chǎn)生的荷載中一種。因此，在該標(biāo)準(zhǔn)中，驅(qū)動(dòng)荷載認(rèn)為是環(huán)境風(fēng)機(jī)荷載，不以獨(dú)立的功能荷載出現(xiàn)在荷載組合中。5、船舶撞擊荷載用于主要的支撐構(gòu)造和根基的設(shè)計(jì)以及次重要構(gòu)造物的設(shè)計(jì)中。3.4環(huán)境荷載3.4.1總則1、環(huán)境荷載是指平臺(tái)使用期間，大小、位置和方向會(huì)發(fā)生改變的自然因素引起的荷載。包括：——風(fēng)機(jī)荷載——由波浪和流產(chǎn)生的水動(dòng)力荷載，包括拖曳力和慣性力——地震荷載——流致渦激荷載——潮汐效應(yīng)——海生物生長(zhǎng)——雪、冰荷載2、更加詳細(xì)的信息請(qǐng)參考中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，“環(huán)境條件和環(huán)境荷載標(biāo)準(zhǔn)〞，SY/T10050-2004。3.4.2風(fēng)機(jī)荷載1、風(fēng)機(jī)運(yùn)行荷載風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)，其葉片上的風(fēng)荷載和風(fēng)機(jī)偏航引起的荷載通過構(gòu)造和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作用在塔架頂端，因此，DNV標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，海上風(fēng)電機(jī)組根基構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)考慮風(fēng)電機(jī)組的荷載。這局部荷載包括：風(fēng)輪上的靜風(fēng)壓引起的荷載、湍流和尾流引起的荷載、風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航引起的荷載和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重力荷載等。中華人民共和國(guó)機(jī)械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)〔JB/T10300-2001〕對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的荷載計(jì)算做出了具體的規(guī)定：A.1正常運(yùn)行荷載(1)作用在風(fēng)輪上的平均壓力作用在風(fēng)輪掃掠面積A上的平均壓力由下式計(jì)算：式中：CFB=8/9；ρ——空氣密度；Vr——額定風(fēng)速。代入系數(shù)值并經(jīng)量綱轉(zhuǎn)換后得：〔kN/m2〕式中：Vr的量綱為m/s。(2)作用在塔架頂部的力為：(3)湍流、風(fēng)斜流和塔尾流的影響利用氣動(dòng)力距風(fēng)輪中心的偏心距ew來考慮湍流以及風(fēng)斜流和塔尾流的影響：式中：R——風(fēng)輪半徑；w——任一方向風(fēng)的極端風(fēng)梯度，取w=0.25或風(fēng)速梯度的1.5倍〔二值中取較小值〕。由于此偏心距而產(chǎn)生最大附加力矩為：或(4)扭矩由最大輸出功率Pe1確定：式中：ω——風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)角速度；η——發(fā)電機(jī)和增速器的總效率系數(shù)。假設(shè)無輸出功率或總效率系數(shù)實(shí)際值時(shí)，那么可假定單位風(fēng)輪掃掠面積的輸出功率為500W/m2及總效率系數(shù)η=0.7。將η=0.7及Pe1〔kW〕代入得：式中：n——風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，r/min。A.2風(fēng)機(jī)偏航荷載風(fēng)機(jī)偏航運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于陀螺效應(yīng)，偏航運(yùn)轉(zhuǎn)將引起作用在塔架頂部的陀螺力，這就是偏航荷載，對(duì)于偏航運(yùn)動(dòng)的不同階段，該荷載分為啟動(dòng)荷載和勻速轉(zhuǎn)動(dòng)荷載?！?〕啟轉(zhuǎn)當(dāng)風(fēng)機(jī)偏航時(shí)，偏航啟動(dòng)作用在塔架上的扭矩為：在偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)開場(chǎng)時(shí)，除扭矩外，還作用有塔架頂端的橫向力：式中：——發(fā)電機(jī)和風(fēng)輪的總質(zhì)量；——總質(zhì)量的質(zhì)心位置距塔架的距離；——偏航角加速度?！?〕勻速偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)如果裝被動(dòng)偏航系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組無合理加速時(shí)間數(shù)據(jù)可用，那么可假定加速持續(xù)時(shí)間為1s。此外，要使用偏航系統(tǒng)的角速度。對(duì)于裝主動(dòng)偏航系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，角速度通常很小，可不考慮此荷載情況。在這些情況下，將作用下述荷載：式中：Z——葉片數(shù)量；——葉片相對(duì)風(fēng)輪軸的慣性矩；——偏航角速度2、風(fēng)在轉(zhuǎn)子和塔架上產(chǎn)生的荷載應(yīng)當(dāng)加以考慮。風(fēng)生荷載包括風(fēng)直接產(chǎn)生的荷載以及由風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和風(fēng)激運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的間接荷載。直接風(fēng)激荷載包括：——空氣動(dòng)力輪機(jī)葉片荷載〔在運(yùn)轉(zhuǎn)，停頓、空閑，制動(dòng)和啟動(dòng)時(shí)〕；——塔架和發(fā)電機(jī)艙的氣動(dòng)阻力。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，在構(gòu)造設(shè)計(jì)中，以下風(fēng)荷載包括由風(fēng)間接產(chǎn)生的荷載和風(fēng)機(jī)工作產(chǎn)生的荷載?！~片上的動(dòng)力荷載。隨著葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)，該荷載隨時(shí)間不斷變化；——由轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的地心引力和科里奧利力；——偏轉(zhuǎn)引起的回轉(zhuǎn)力；——風(fēng)機(jī)的制動(dòng)力。3、以下因素在風(fēng)荷載的定義中應(yīng)當(dāng)予以考慮：——塔架的遮蔽、塔架的填塞物和漩渦脫落，即塔架的存在而產(chǎn)生的風(fēng)紊流；——一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)在另一個(gè)的后面產(chǎn)生的伴流效應(yīng)，例如在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)中；——與回轉(zhuǎn)軸有關(guān)的風(fēng)流方向偏離，例如偏航誤差；——轉(zhuǎn)動(dòng)樣本，例如，由于輪機(jī)葉片切割漩渦，低頻的氣體紊亂將會(huì)變成高頻荷載；——?dú)怏w彈性效應(yīng)，例如，渦輪機(jī)在一面的運(yùn)動(dòng)和與另一面的風(fēng)場(chǎng)的相互作用；——葉片螺距的不同導(dǎo)致的空氣動(dòng)力的不平衡和轉(zhuǎn)子質(zhì)量的不平衡；——風(fēng)力渦輪機(jī)上控制系統(tǒng)的影響，例如，限制穿過葉片螺距上的極限荷載；——?dú)怏w的紊流和陣風(fēng)；——由停頓導(dǎo)致的槳葉和邊緣振動(dòng)所引起的不穩(wěn)定性應(yīng)當(dāng)防止；——阻尼；——風(fēng)力渦輪機(jī)控制器。3.4.3風(fēng)荷載1、風(fēng)速的選取參考SY/T10030－20042.3.2條款。2、風(fēng)力的計(jì)算計(jì)算公式如下式中：F——風(fēng)力〔N〕；——空氣的密度〔kg/m3〕；A——物體的迎風(fēng)面積〔m2〕；V——風(fēng)速〔m/s〕；Cs——形狀系數(shù)。3、形狀系數(shù)和遮蔽效應(yīng)參考SY/T10030－20042.3.2e和2.3.2f條款。3.4.4波浪荷載1、在波浪荷載的計(jì)算中，應(yīng)根據(jù)水深、環(huán)境條件級(jí)構(gòu)造形式采用適宜的波浪理論；2、對(duì)于細(xì)長(zhǎng)構(gòu)造，如導(dǎo)管架構(gòu)造構(gòu)件和單樁構(gòu)造，可用Morison方程求解波浪力。3、對(duì)于大尺度構(gòu)造物，波浪運(yùn)動(dòng)因構(gòu)造物的存在受到干擾，應(yīng)當(dāng)進(jìn)展波浪繞射分析以確定局部〔壓力〕及整體波浪荷載。4、作用在諸如浸沒在水中的圓柱體等細(xì)長(zhǎng)構(gòu)造局部上的波浪力，可通過Morison方程預(yù)測(cè)得到。在該方程中，作用在水深z處的豎直單元dz上的水平力表達(dá)如下：第一項(xiàng)為哪一項(xiàng)慣性力，第二項(xiàng)是拖曳力。CD和CM是拖曳力和慣性力系數(shù)，D是圓柱體直徑，ρ是水的密度，是水質(zhì)點(diǎn)的水平速度，z由靜水面處測(cè)量，z軸向上。因此，在海底處，z=-d，水深為d。5、作用于圓柱體上總的水平波浪力可由Morison方程沿高度z從-d到波浪頂端的積分得到。6、當(dāng)構(gòu)造物的尺寸接近波長(zhǎng)時(shí)，如D>0.2λ，那么Morison方程不適用。慣性力將占主導(dǎo)地位，可由繞射理論計(jì)算得到。7、波浪容易在構(gòu)造物所在地或其周圍發(fā)生破碎，那么在構(gòu)造設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)考慮破碎波的波浪荷載。破碎波的波浪荷載取決于破碎波的類型。崩破波、卷破波和激破波之間有區(qū)別。三種類型波浪的動(dòng)力學(xué)不同。8、在波浪荷載的計(jì)算中，可用增加構(gòu)造構(gòu)件外徑的方法來考慮海生物的生長(zhǎng)。3.4.5流荷載1、單獨(dú)流力的計(jì)算2、與波浪同時(shí)出現(xiàn)流速應(yīng)與波浪的水質(zhì)點(diǎn)速度矢量迭加，然后計(jì)算。3、流致渦激振動(dòng)對(duì)暴露于流中的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件，應(yīng)考慮周期性的漩渦脫落引起的渦激振動(dòng)的影響。3.4.6冰荷載1、靜冰力計(jì)算海冰對(duì)構(gòu)造的作用力取決于海冰的破壞形式，海冰的擠壓破壞強(qiáng)度為彎曲破壞強(qiáng)度的3-4倍，因此，一般采用擠壓破壞時(shí)的冰力作為設(shè)計(jì)冰荷載。各國(guó)學(xué)者提出了不同的靜冰力計(jì)算公式，其中被普遍認(rèn)可而且在海洋平臺(tái)構(gòu)造設(shè)計(jì)中廣泛采用的冰力計(jì)算公式為Korzhavin-Afanasev公式〔簡(jiǎn)稱K-A公式〕。K-A公式表達(dá)的靜冰力為式中：-嵌入系數(shù)，取值為－樁柱形狀系數(shù)，圓截面柱取0.9；－樁柱與冰層的接觸系數(shù)，一般取0.3；－冰塊試樣的極限抗壓強(qiáng)度，Pa；－樁柱直徑，；－冰層計(jì)算厚度，。2、動(dòng)冰力的計(jì)算動(dòng)冰力的計(jì)算根據(jù)DNV標(biāo)準(zhǔn)DnV-OS-J101中建議的動(dòng)冰力曲線，如以以下列圖所示。其中取的是靜力計(jì)算得到的，為冰作用的周期，其影響條件是冰的破壞長(zhǎng)度和冰的漂移速度，圖3.1DNV-J101建議的動(dòng)冰力時(shí)程圖示動(dòng)冰力時(shí)程的表達(dá)式如下：DNV標(biāo)準(zhǔn)推薦了兩種確定破壞長(zhǎng)度的模型：〔1〕，其中是樁的外徑，是的函數(shù)，由圖3.2中確定，其中，是冰的彎曲強(qiáng)度，是水的重度，為冰的計(jì)算厚度。圖3.2冰的破壞長(zhǎng)度確定參數(shù)確實(shí)定〔2〕，其中是冰的彈性模量，是冰的泊松比。以上兩種模型都說明冰的破壞長(zhǎng)度和冰的漂移速度是相互獨(dú)立的。冰的漂移速度根據(jù)所給環(huán)境資料取值。冰的破壞長(zhǎng)度取值相對(duì)來說比較不確定，因此，在動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算中要考慮范圍相比照擬廣泛的冰周期，以保證構(gòu)造在冰載荷作用下有足夠的強(qiáng)度。3、群樁上的冰力但大面積冰層擠向平臺(tái)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮群樁的遮蔽效應(yīng)，后面的樁排應(yīng)乘以折減系數(shù)。4、對(duì)在寒冷地區(qū)的平臺(tái)，應(yīng)參考APIRP2N確定冰荷載。3.4.7地震荷載1、當(dāng)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的場(chǎng)所可能發(fā)生地震時(shí)，構(gòu)造應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成具有抵抗地震荷載的能力。2、當(dāng)風(fēng)機(jī)建在易發(fā)生地震引發(fā)海嘯的地帶，那么海嘯對(duì)構(gòu)造的荷載效應(yīng)也應(yīng)當(dāng)加以考慮。3.5荷載組合3.5.1荷載組合的原那么根據(jù)應(yīng)用海域的具體環(huán)境條件，對(duì)實(shí)際有可能出現(xiàn)的各種荷載，應(yīng)按照最不利情況進(jìn)展組合。在荷載組合過程中，應(yīng)考慮荷載組合的合理性和可能性。對(duì)受水位影響的荷載，必須把水位作為一個(gè)組合條件考慮。3.5.2荷載組合1.DNV-OS-J101推薦的荷載組合表3.1DNV荷載組合定義相關(guān)荷載效應(yīng)特征荷載值的環(huán)境荷載類型和重現(xiàn)期極限荷載荷載聯(lián)合風(fēng)浪流冰水位最終極限狀態(tài)150年一遇5年一遇5年一遇50年一遇25年一遇50年一遇5年一遇50年一遇35年一遇5年一遇50年一遇50年一遇450年一遇5年一遇50年一遇平均水位注：最終極限狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)處于停轉(zhuǎn)狀態(tài)。2我國(guó)海域的荷載組合針對(duì)我國(guó)渤海和南海海域，極端環(huán)境條件下的荷載組合工況見表3.2。表3.2渤海和南海極端工況荷載組合組合工況風(fēng)浪流冰渤海150年一遇50年一遇50年一遇210年一遇10年一遇50年一遇南海100年一遇100年一遇100年一遇對(duì)于風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，在我國(guó)渤海和南海海域，可以采用以下的荷載組合形式，如表3.3所示。表3.3渤海和南海操作工況荷載組合組合工況風(fēng)浪流冰渤海1風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)10年一遇10年一遇2風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)10年一遇10年一遇南海風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)10年一遇10年一遇3、每次對(duì)包含風(fēng)荷載效應(yīng)奉獻(xiàn)的荷載聯(lián)合進(jìn)展研究時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)風(fēng)機(jī)的兩種不同狀況假定來分析：——運(yùn)轉(zhuǎn)中的風(fēng)機(jī)；——停頓狀態(tài)〔空轉(zhuǎn)和靜止〕。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)使用相應(yīng)兩種分析結(jié)果的最大荷載效應(yīng)。3.5.3瞬態(tài)荷載情況1、來自風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和控制產(chǎn)生的鼓勵(lì)荷載會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)風(fēng)荷載。以下情況會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)荷載，應(yīng)當(dāng)加以考慮：——從停頓或閑置狀態(tài)下的啟動(dòng)；——正常關(guān)閉；——緊急關(guān)閉；——正常故障事件：控制系統(tǒng)的故障及電力網(wǎng)絡(luò)連接的損失；——非正常故障事件：保護(hù)系統(tǒng)和電力系統(tǒng)故障；——偏航。2、特征瞬態(tài)風(fēng)荷載效應(yīng)計(jì)算為10分鐘周期的最大荷載效應(yīng)，在該周期內(nèi)，風(fēng)強(qiáng)度取在切入和切出風(fēng)速范圍內(nèi)最不利10分鐘平均風(fēng)速。為了確定臨界風(fēng)速，例如，在瞬態(tài)荷載中產(chǎn)生最嚴(yán)重荷載的風(fēng)速，那么應(yīng)當(dāng)考慮陣風(fēng)、湍流、風(fēng)向變化、風(fēng)剪切、故障時(shí)間和梯度損失等因素。3、特征瞬態(tài)風(fēng)荷載效應(yīng)應(yīng)當(dāng)與10年一遇的波浪荷載效應(yīng)聯(lián)系起來。該聯(lián)合可根據(jù)線性聯(lián)合模式起作用，線性聯(lián)合值可通過獨(dú)立計(jì)算的特征波浪荷載效應(yīng)和風(fēng)荷載效應(yīng)計(jì)算設(shè)計(jì)荷載效應(yīng)。該聯(lián)合可通過時(shí)間域內(nèi)構(gòu)造分析的特征聯(lián)合荷載效應(yīng)的模擬來實(shí)現(xiàn)，該時(shí)間域同時(shí)適用于風(fēng)荷載和波浪荷載的模擬時(shí)間列。當(dāng)瞬時(shí)風(fēng)荷載與波浪荷載相聯(lián)合時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮它們之間的不一致性。對(duì)于非軸對(duì)稱支撐構(gòu)造，應(yīng)當(dāng)假定最不利風(fēng)荷載方向和波浪荷載方向。4.鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)4.1總則1、本章對(duì)風(fēng)電機(jī)組根基構(gòu)造中鋼質(zhì)圓管構(gòu)件的設(shè)計(jì)作了規(guī)定，適用于鋼材屈服強(qiáng)度σs<420N/mm2，構(gòu)件徑厚比D/t<120的圓管構(gòu)件，局部屈曲公式的有效范圍是D/t<300，但厚度t≥6mm。許用應(yīng)力應(yīng)按照本章規(guī)定。2、風(fēng)電機(jī)組根基構(gòu)造應(yīng)安全可靠，防止施工及使用的各個(gè)階段(建造、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試、作業(yè)、檢修、改造和回收等)由于構(gòu)造破壞而造成生命、財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境污染。3、構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足構(gòu)件的強(qiáng)度、穩(wěn)定和疲勞要求，同時(shí)還應(yīng)防止構(gòu)件產(chǎn)生過大的變形和振動(dòng)。4、鋼構(gòu)造采用許用應(yīng)力法設(shè)計(jì)。4.2許用應(yīng)力4.1、在工作環(huán)境條件及施工條件下，構(gòu)件材料的許用應(yīng)力應(yīng)按表4.表4.2應(yīng)力種類許用應(yīng)力符號(hào)許用應(yīng)力N/mm2抗拉、抗壓、抗彎[σ]0.6σs抗剪[τ]0.4σs承壓面(磨平)[σd]0.9σs注:σs-鋼材屈服強(qiáng)度,N/mm2。2、在工作環(huán)境條件下，對(duì)接焊縫的許用應(yīng)力等于母材的許用應(yīng)力。填角焊縫的抗拉、抗壓、抗剪的許用應(yīng)力均取0.4σs。4.2.2在極端環(huán)境條件下，各種荷載組合后的構(gòu)件許用應(yīng)力可在表4.2.14.3組合應(yīng)力1、對(duì)于風(fēng)電機(jī)組根基構(gòu)造尤其是塔架，由于風(fēng)機(jī)荷載的存在，其應(yīng)力組合不同于一般的平臺(tái)，需要考慮以下不同應(yīng)力的組合：〔1〕雙向彎曲〔2〕軸向壓縮與雙向彎曲2、在水深較大時(shí)還要考慮靜水壓力的影響，應(yīng)力組合為：〔1〕雙向彎曲與靜水壓力〔2〕軸向壓縮、雙向彎曲與靜水壓力4.4圓管構(gòu)件的強(qiáng)度風(fēng)電機(jī)組根基構(gòu)造的構(gòu)件在設(shè)計(jì)荷載作用下，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度。圓管構(gòu)件的強(qiáng)度要求和計(jì)算公式見表4.表4計(jì)算應(yīng)力種類構(gòu)件受力情況計(jì)算公式(MPa)軸向應(yīng)力σx軸向受拉或受壓在一個(gè)平面內(nèi)受彎軸向受拉或受壓并在一個(gè)平面內(nèi)受彎在兩個(gè)平面內(nèi)受彎軸向受拉或受壓并在兩個(gè)平面內(nèi)受彎環(huán)向應(yīng)力σy周圍靜水壓力剪應(yīng)力τ受剪受扭受剪和受扭折算應(yīng)力σ軸向應(yīng)力和剪應(yīng)力軸向應(yīng)力、環(huán)向應(yīng)力和剪應(yīng)力表中：N——計(jì)算截面的軸向力，N；M——計(jì)算截面的彎矩,N·mm；Mx、My——計(jì)算截面分別繞x軸和y軸的彎矩，N·mm；Q——計(jì)算截面的剪力，N；Qx、Qy——計(jì)算截面沿x軸和y軸的剪力，N；T——計(jì)算截面的扭矩,N·mm；p——設(shè)計(jì)靜水壓力，MPa；D——圓管平均直徑，mm；t——圓管壁厚，mm；A——圓管截面積，mm2；W——圓管截面的剖面模數(shù)，mm3；Qx——計(jì)算截面最大軸向應(yīng)力，N/mm2；Qy——計(jì)算截面環(huán)向應(yīng)力，N/mm2；τ——計(jì)算截面剪應(yīng)力，N/mm2。4.5構(gòu)件的穩(wěn)定性4.5.11、風(fēng)電機(jī)組根基構(gòu)造的每個(gè)構(gòu)件，在工作及極端環(huán)境條件的荷載作用下，都應(yīng)具有整體和局部穩(wěn)定性。2、無加筋圓管,其幾何參數(shù)應(yīng)符合下式規(guī)定：式中：L——結(jié)點(diǎn)或加強(qiáng)環(huán)之間的圓管長(zhǎng)度,mm;D——圓管平均直徑,mm;T——圓管壁厚,mm。起加強(qiáng)環(huán)作用的環(huán)筋,其剖面慣性矩應(yīng)滿足下式要求：mm44.5.21、長(zhǎng)細(xì)比由下式確定:式中：K——計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，按下表確定；l——構(gòu)件長(zhǎng)度,定為結(jié)點(diǎn)中心間距離,mm；r——構(gòu)件的回轉(zhuǎn)半徑，mm；對(duì)于圓管取0.35D。表4構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度導(dǎo)管架腿柱與樁灌水泥漿的組合截面1不灌水泥漿的導(dǎo)管架腿柱1墊片間不灌漿的樁1導(dǎo)管架撐桿主斜撐0.8K型斜撐0.8X型斜撐0.9次要水平撐桿0.7注:對(duì)于K型和X型撐桿,如平面無支撐,在結(jié)點(diǎn)上至少要有一對(duì)構(gòu)件受拉,否那么取K=12、導(dǎo)管架受壓構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比,一般應(yīng)不超過200。4.5.31、局部屈曲臨界應(yīng)力無加筋圓管當(dāng)其徑厚比D/t>60時(shí)，在軸向壓力或彎矩作用下，應(yīng)考慮管壁的局部屈曲而引起的失穩(wěn)。當(dāng)圓管的徑厚比D/t>300，且t≥6mm時(shí),通常為非彈性局部屈曲，而在剩余應(yīng)力及初始缺陷影響較大時(shí)，特別是對(duì)于高強(qiáng)度鋼,也可能在彈性范圍內(nèi)產(chǎn)生局部屈曲。(1)彈性屈曲時(shí)，其彈性局部屈曲臨界應(yīng)力為：N/mm2式中：E——彈性模量，N/mm2。(2)非彈性屈曲時(shí)，其非彈性局部屈曲臨界應(yīng)力為：N/mm2式中：k——局部穩(wěn)定系數(shù)，按下式計(jì)算：式中：D——圓管公稱直徑，mm；t——圓管壁厚，mm。2、整體臨界應(yīng)力無加筋圓管構(gòu)件,在軸向壓力作用下，其穩(wěn)定性由整體屈曲臨界應(yīng)力控制，可按下式驗(yàn)算整體穩(wěn)定性：N/mm2式中：N——軸向壓力，N；A——圓管截面積，N/mm2；——鋼材屈服強(qiáng)度，在本式中當(dāng)圓管D/t>60時(shí)，應(yīng)以局部屈曲臨界應(yīng)力(或,取小者)替代，N/mm2；——許用屈曲臨界應(yīng)力，N/mm2。——整體穩(wěn)定系數(shù)，由下式?jīng)Q定：當(dāng)時(shí),當(dāng)時(shí),式中：——構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比；——構(gòu)件整體屈曲的臨界應(yīng)力等于鋼材屈服強(qiáng)度的長(zhǎng)細(xì)比,按下式計(jì)算：對(duì)于圓管，可取。4.5.4無加筋圓管構(gòu)件在彎矩作用下，當(dāng)D/t〉60時(shí)，可能產(chǎn)生局部屈曲，應(yīng)按下式驗(yàn)算其彎曲應(yīng)力：N/mm2式中：M——構(gòu)件的最大彎矩，N·mm；W——截面的剖面模數(shù)，mm3；對(duì)于圓管可取：k——局部穩(wěn)定系數(shù)。4.5.51、無加筋圓管受軸向壓力和彎矩的聯(lián)合作用時(shí),應(yīng)滿足下式要求:N/mm2式中：N——軸向應(yīng)力，N；Mx、My——計(jì)算截面繞x軸和y軸的彎矩，N·mm；A——圓管截面積，mm2；W——圓管截面的剖面模數(shù)，mm3；——整體穩(wěn)定系數(shù)。2、鋼管樁一般可不進(jìn)展整體穩(wěn)定性計(jì)算，但受橫向荷載作用的樁，同時(shí)又有很大的軸向力作用時(shí)，在計(jì)算中要考慮荷載位移(P—)效應(yīng)，可將樁模擬為非線性彈性根基上梁進(jìn)展內(nèi)力分析。當(dāng)D/t〉60時(shí)，應(yīng)按下式驗(yàn)算局部穩(wěn)定性：N/mm24.5.61、圓管在外水壓力作用下產(chǎn)生的環(huán)向壓應(yīng)力,應(yīng)不超過環(huán)向的許用應(yīng)力：N/mm2式中：p——設(shè)計(jì)靜水壓力，MPa；——環(huán)向屈曲安全系數(shù)；工作環(huán)境條件，=2.0；極端環(huán)境條件，=1.5；——環(huán)向屈曲臨界應(yīng)力，N/mm2。無加筋圓管構(gòu)件如滿足規(guī)定的圓度公差，環(huán)向屈曲臨界應(yīng)力可由以下步驟確定：①按下式計(jì)算彈性環(huán)向屈曲應(yīng)力：N/mm2②確定環(huán)向屈曲臨界應(yīng)力：當(dāng)時(shí)，=N/mm2當(dāng)時(shí)，N/mm22、當(dāng)軸向拉力和外水壓力共同作用時(shí)，圓管構(gòu)件應(yīng)滿足以下公式：式中：，N/mm2；其中：——軸向應(yīng)力的絕對(duì)值，N/mm2；——彎曲應(yīng)力的絕對(duì)值，N/mm2；——環(huán)向應(yīng)力的絕對(duì)值，N/mm2。3、承受軸向壓力和外水壓力共同作用的無加筋圓管構(gòu)件，在下述兩個(gè)環(huán)境條件下，應(yīng)同時(shí)滿足公式要求：(1)工作環(huán)境條件：式中：，N/mm2。(2)極端環(huán)境條件：5.樁根基設(shè)計(jì)5.1一般規(guī)定1、為確保風(fēng)電機(jī)組根基構(gòu)造在工作環(huán)境條件下能正常工作，在極端環(huán)境條件下具有一定的安全度，應(yīng)對(duì)樁體構(gòu)造的強(qiáng)度和穩(wěn)定性以及樁基承載力進(jìn)展分析驗(yàn)算。此外，樁根基設(shè)計(jì)還應(yīng)包括打樁過程中的樁體強(qiáng)度校核，以及樁可打入性分析。樁根基應(yīng)能承受靜力的、循環(huán)的和瞬時(shí)的荷載而不致產(chǎn)生過大的變形或振動(dòng)。應(yīng)特別注意循環(huán)荷載對(duì)支撐土壤強(qiáng)度的影響以及對(duì)樁構(gòu)造動(dòng)力響應(yīng)的影響。2、應(yīng)調(diào)查海底相對(duì)于根基構(gòu)件產(chǎn)生位移的可能性，應(yīng)預(yù)估此位移引起的作用力，并在根基設(shè)計(jì)中加以考慮。3、由于海流和波浪作用引起的海床沖刷可能嚴(yán)重影響樁基軸向和橫向支承能力，應(yīng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組根基構(gòu)造所在海域的海床沖刷情況進(jìn)展調(diào)查,如有沖刷現(xiàn)象，那么設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加以考慮。4、在根基施工過程中，由于達(dá)不到設(shè)計(jì)要求需要采取的可能補(bǔ)救措施應(yīng)在施工前進(jìn)展研究并做出規(guī)定。5.2樁體壁厚確實(shí)定鋼管樁壁厚是由樁體強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求與腐蝕裕量所決定，同時(shí)尚應(yīng)考慮施工方面的要求，并不得小于規(guī)定的最小厚度t。鋼管樁的最小壁厚t按下式計(jì)算：t=6.35+D/100mm式中：D樁徑，mm。5.3樁體分段確實(shí)定確定樁體的分段長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)考慮起吊能力、打樁工藝、打樁時(shí)樁體強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性、現(xiàn)場(chǎng)焊接條件以及土質(zhì)情況等因素。5.4樁體的構(gòu)造要求1、在樁頂和樁尖處,一個(gè)樁徑長(zhǎng)度范圍內(nèi)的樁壁厚度,必要時(shí)應(yīng)加厚最小壁厚的1.5倍。2、鋼管樁在泥面處厚壁段的上下均應(yīng)留有適當(dāng)富裕長(zhǎng)度，以適應(yīng)樁體實(shí)際入土的深度的變化。每一樁段應(yīng)留有1m左右的余量，以備因錘擊損傷后，將此長(zhǎng)度割去。3、樁體與導(dǎo)管〔或套管〕之間的環(huán)形空間，一般宜用水泥漿充填，以實(shí)現(xiàn)鋼樁與導(dǎo)管〔或套管〕之間的荷載傳遞。應(yīng)該設(shè)置定位塊在樁和其周圍構(gòu)造之間保持一個(gè)均勻的環(huán)行空間。為封閉水泥漿應(yīng)使用封隔器，并提供正確地將水泥漿灌入環(huán)行空間的方法。在具有軟弱的海底泥土的地方，應(yīng)考慮采用封閉器或其它方法盡量防止泥土侵入環(huán)行空間。5.5橫向荷載下樁基計(jì)算1、橫向荷載作用下樁的內(nèi)力及變形，一般可以通過求解樁軸撓曲的微分方程或用有限元法得到。計(jì)算中宜考慮土的非線性特性及泥面沖刷、滑移和沉樁對(duì)土體擾動(dòng)的影響等因素。2、樁側(cè)土抗力P應(yīng)按下式計(jì)算求得：P=-EsyN/mm2式中：Es——計(jì)算點(diǎn)的土抗力模量,MN/m3，其值隨土質(zhì)、深度和位移而變；y——計(jì)算點(diǎn)的樁側(cè)位移，mm。3、土抗力模量樁在橫向荷載作用下，其側(cè)向位移較小時(shí)可不考慮土的非線性特性，按一般公認(rèn)的線性假定確定土抗力模量。橫向荷載下樁的計(jì)算，考慮土的非線性時(shí)，宜以計(jì)算點(diǎn)的P-y曲線為依據(jù)，取其割線斜率作為土抗力模量。5.6P-y曲線1、P-y曲線的線型與土質(zhì)、深度及荷載性質(zhì)等有關(guān)。一般應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)或室內(nèi)試驗(yàn)資料的分析結(jié)果繪制。缺乏資料時(shí)，可以參考使用本節(jié)所附P-y曲線。2、砂性土的P-y曲線砂性土分為淺層土和深層土，淺層土和深層土的極限土抗力轉(zhuǎn)折點(diǎn)深度XR按下式計(jì)算：mm式中：C1、C2、C3——系數(shù)，以為參數(shù)；——砂性土內(nèi)摩擦角，deg；D——外徑，mm。當(dāng)x<XR時(shí),為淺層土;當(dāng)x≥XR時(shí),為深層土。砂性土的樁側(cè)極限土抗力隨深度不同變化，淺層土和深層土極限土抗力Pu分別由下式計(jì)算：淺層土：N/m深層土：N/m式中：——土體有效容重，MN/m3；x——土外表下計(jì)算點(diǎn)深度,mm。3、硬粘土P-y曲線硬粘土(c>96KPa)比軟粘土脆性更大，工程中應(yīng)以實(shí)際試驗(yàn)資料繪制P-y曲線為準(zhǔn)，文獻(xiàn)中的P-y曲線經(jīng)歷證前方可采用。5.7樁的軸向承載力5.7.1確定樁的軸向承載力有以下幾種方法：(1)現(xiàn)場(chǎng)試樁；(2)靜力公式；(3)樁的動(dòng)力公式(基于波傳播理論的公式)；(4)地區(qū)性的半經(jīng)歷公式。樁基設(shè)計(jì)可用上述方法確定承載力，但動(dòng)力公式不能單獨(dú)使用，最好是用幾種方法綜合確定。5.7.2受壓樁的極限承載力1、受壓樁的極限承載力Qd可用下式計(jì)算：式中：Qf——樁側(cè)摩阻力，kN；Qp——總的樁尖阻力(應(yīng)不大于土塞承載力)，kN；fi——第i層土的單位面積側(cè)摩阻力，KPa；Asi——第i層土中的樁側(cè)面積，m2；Q——單位面積樁尖阻力，KPa；Ap——樁尖毛面積，m2。2、粘性土中樁的單位面積側(cè)摩阻力f和單位面積樁尖阻力q按以下選?。?1)粘性土中樁的單位面積側(cè)摩阻力f可按下式計(jì)算:f=acKPa式中：a——系數(shù)，a≤1.0；c——不排水抗剪強(qiáng)度，KPa。系數(shù)a可按下式計(jì)算：當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，式中：p0——有效上復(fù)壓力，KPa。(2)粘性土中樁的單位面積樁尖阻力q取樁尖處土的不排水抗剪強(qiáng)度c的9倍。3、砂性土中的單位面積側(cè)摩阻力f和單位面積樁尖阻力q按以下選?。?1)砂性土中的單位面積側(cè)摩阻力f可按下式計(jì)算：式中：k0——土層的側(cè)壓力系數(shù)，一般為0.5~1.0；p0——有效上復(fù)壓力，Kpa；——樁土間摩擦角(度)。(2)砂性土中的單位面積樁尖阻力q可按下式計(jì)算：式中：Nq——阻力系數(shù)，可參考表5.7.1表5.7.砂土類型內(nèi)摩擦角Φ樁土摩擦角δNq砂35o30o40粉質(zhì)砂土30o25o20砂質(zhì)粉土25o20o12粉土20o15o8注：此表值用于中密——密實(shí)的砂性土。(3)計(jì)算砂性土中的單位面積側(cè)摩阻力f和單位面積樁尖阻力q時(shí)，應(yīng)考慮土質(zhì)及埋深等情況，并應(yīng)符合以下條件：f≯100KPa及q≯10MPa4、用靜力公式確定樁的極限承載力時(shí)，尚應(yīng)考慮樁和土塞的重量及浮力的影響。5、在分層土中,當(dāng)與樁尖所處土層相鄰近的土層是松土層時(shí)，那么樁尖在所處土層中的貫入深度應(yīng)為2~3倍樁徑，并且樁尖離該土層底線約3倍樁徑，以防樁尖刺入軟土層。如果達(dá)不到上述距離要求，那么對(duì)樁尖阻力應(yīng)作修正。5.7.3受拉樁的極限抗拔力計(jì)算1、計(jì)算受拉樁的極限抗拔力時(shí)，一般假定樁尖阻力為零，且可考慮樁體有效重量的影響。2、粘性土中抗拔樁的單位面積側(cè)摩阻力。3、砂性土中抗拔樁的單位面積側(cè)摩阻力小于受壓樁的值。5.7.41、樁基的容許承載力為極限承載力除以安全系數(shù)。所用安全系數(shù)應(yīng)符合表5.7.2表5.7.設(shè)計(jì)環(huán)境條件荷載情況安全系數(shù)K工作環(huán)境條件風(fēng)電機(jī)組根基構(gòu)造上固定荷載加相應(yīng)的最大活荷載2.0風(fēng)電機(jī)組根基構(gòu)造上固定荷載加相應(yīng)的最小活荷載極端環(huán)境條件風(fēng)電機(jī)組根基構(gòu)造上固定荷載加相應(yīng)的最大活荷載1.5風(fēng)電機(jī)組根基構(gòu)造上固定荷載加相應(yīng)的最小活荷載5.8群樁效應(yīng)5.8.1一般要求當(dāng)樁間距小于8倍樁徑時(shí)，應(yīng)考慮群樁效應(yīng)。5.8.21、當(dāng)群樁中的樁距小于8倍樁徑時(shí)，橫向荷載作用下的荷載—變形關(guān)系應(yīng)考慮群樁效應(yīng)的影響。2、對(duì)于埋置于粘性土或無粘性土中的樁，在正常情況下，群樁的變形要大于單樁承受群樁平均荷載時(shí)的變形。影響群樁變形和荷載分布的主要因素包括樁的間距、樁的貫入深度與樁徑之比、樁相對(duì)于土壤的柔性、群樁的尺寸以及土壤的剪切強(qiáng)度、剛度模量等因素隨深度的變化。5.8.3對(duì)于粘性土中的群樁，當(dāng)樁距小于8倍樁徑時(shí)，應(yīng)考慮群樁效應(yīng)對(duì)承載力及變形特性的影響。在砂性土中，可不考慮群樁效應(yīng)對(duì)承載力的影響。6.鋼材料6.1總則本章主要介紹在海洋鋼構(gòu)造的設(shè)計(jì)和建造中鋼材的選擇和檢驗(yàn)原那么。6.2設(shè)計(jì)溫度1、設(shè)計(jì)溫度作為鋼材等級(jí)選擇依據(jù)的參考溫度。設(shè)計(jì)溫度應(yīng)當(dāng)根據(jù)最低日平均溫度確定。2、所有局部低溫冷藏或其他低溫環(huán)境降低工作溫度的地方，應(yīng)當(dāng)考慮這些因素對(duì)最小設(shè)計(jì)溫度的影響。3、漂浮裝置的設(shè)計(jì)溫度不應(yīng)超過不同構(gòu)造局部定義的鋼材最小工作溫度。4、最低水線以上的外部構(gòu)造應(yīng)按照與裝置運(yùn)行處的最低日平均溫度一樣的工作溫度進(jìn)展設(shè)計(jì)。5、對(duì)于不同構(gòu)造構(gòu)件，設(shè)計(jì)溫度的詳細(xì)規(guī)定將在構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)中給出。6、最低水線以下的構(gòu)造不需要按照0℃7、位長(zhǎng)期供暖房間的內(nèi)部構(gòu)造不需要按照0℃8、對(duì)于固定裝置，最低天文潮以上的構(gòu)造材料應(yīng)按照低于最低日平均溫度的工作溫度進(jìn)展設(shè)計(jì)。9、最低天文潮以下的構(gòu)造材料不需要按照0℃6.3構(gòu)造分類1、構(gòu)造分類的目的，是確保有足夠的材料強(qiáng)度和適宜的檢驗(yàn)方法來防止脆性斷裂，檢驗(yàn)的目的也是消除在構(gòu)造服役內(nèi)中可能造成疲勞裂紋的缺陷。2、構(gòu)件根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)劃分構(gòu)造類別：——根據(jù)破壞后果確定構(gòu)件的重要性?！涂赡艽嬖诘暮附尤毕莼蚱诹鸭y一起引起脆性斷裂的構(gòu)件應(yīng)力狀態(tài)。3、用于材料選擇的構(gòu)造分類應(yīng)當(dāng)按照表6.3.1給出的原那么確定。表6.3.1材料選擇的分類1〕構(gòu)造分類構(gòu)造分類的原那么特殊構(gòu)造破壞后產(chǎn)生嚴(yán)重后果且處于可能增加脆性斷裂的應(yīng)力狀態(tài)的構(gòu)造局部2〕主要構(gòu)造破壞后產(chǎn)生嚴(yán)重后果的構(gòu)造局部次要構(gòu)造破壞后不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果的構(gòu)造局部1〕構(gòu)造分類的決定因素例如在第一章的表格B1所列構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)中給出2〕復(fù)雜節(jié)點(diǎn)處于二維或三維應(yīng)力狀態(tài)，當(dāng)存在缺陷、低斷裂韌性的材料及拉應(yīng)力時(shí)會(huì)造成脆性斷裂4、對(duì)應(yīng)構(gòu)造分類的相關(guān)檢驗(yàn)分類列于表6.3.2。表6.3.2檢驗(yàn)分類檢驗(yàn)等級(jí)構(gòu)造等級(jí)Ⅰ特殊構(gòu)造Ⅱ主要構(gòu)造=3\*ROMANIII次要構(gòu)造5、兩構(gòu)件之間的焊接應(yīng)根據(jù)兩構(gòu)件中高等級(jí)的來確定焊接類別。對(duì)于加強(qiáng)板，在加筋件，縱梁和與板連接的梁腹板之間的焊縫要按照檢驗(yàn)分類中=3\*ROMANIII檢驗(yàn)。6、如果通過試驗(yàn)可以評(píng)估建造的質(zhì)量，或者如果根據(jù)已有經(jīng)歷保證好的質(zhì)量，那么對(duì)于主要構(gòu)造構(gòu)件的檢測(cè)內(nèi)容可以減少，但檢驗(yàn)內(nèi)容不能少于III類檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。7、在主要和次要構(gòu)造類別中疲勞控制的構(gòu)件要按照I級(jí)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展檢驗(yàn)。8、在施工期間，疲勞控制區(qū)域的焊縫如果檢測(cè)與維修無法接近，應(yīng)按照建設(shè)階段的I級(jí)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展檢驗(yàn)。6.4構(gòu)造用鋼1、鋼材等級(jí)的后續(xù)要求取決于板厚，這些要求以建造時(shí)的名義厚度為根基。2、構(gòu)造構(gòu)件的鋼材等級(jí)的選擇應(yīng)當(dāng)滿足構(gòu)件的計(jì)算應(yīng)力和韌性要求。通過Charpy的V形缺口試驗(yàn)得到的韌性取決于設(shè)計(jì)溫度、構(gòu)造分類和構(gòu)件厚度。3、特殊情況下，材料的韌性也可以通過斷裂力學(xué)試驗(yàn)進(jìn)展確定。4、在構(gòu)造相交節(jié)點(diǎn)處，存在垂直板材平面的高拉應(yīng)力，板材應(yīng)通過試驗(yàn)證明有抵抗層狀撕裂的能力，Z向特性。5、每一個(gè)強(qiáng)度分組都包含兩種鋼材等級(jí)：—普通焊接性鋼材—改良焊接性鋼材這兩種鋼材等級(jí)的應(yīng)用是一樣的。但是改良焊接性鋼材的化學(xué)成分更低，焊接性更好，焊接后可進(jìn)一步降低韌性。這些等級(jí)的最小屈服應(yīng)力為500N/mm2。6、設(shè)計(jì)時(shí)選擇鋼材可以高于最低要求，但不應(yīng)在施工時(shí)要求更嚴(yán)。7、在任何情況下，采用厚度小于10mm或0℃以上設(shè)計(jì)溫度的鋼材都需要特別注7.構(gòu)造分析計(jì)算7.1總則1、構(gòu)造總體分析應(yīng)建設(shè)一個(gè)與實(shí)際構(gòu)造等效的計(jì)算模型，要考慮構(gòu)造與周圍介質(zhì)之間的相互作用。并應(yīng)注意海底沖刷的變化情況。2、計(jì)算內(nèi)力時(shí)通常采用三維計(jì)算模型。 3、總體分析包括靜力分析和動(dòng)力分析，以靜力分析的結(jié)果為設(shè)計(jì)依據(jù)，如有以下情況之一時(shí)要進(jìn)展動(dòng)力分析，作為靜力分析的補(bǔ)充和校核?！?〕當(dāng)?shù)孛孢\(yùn)動(dòng)加速度大于或等于0.98m/s2,應(yīng)作地震響應(yīng)的總體分析?！?〕當(dāng)風(fēng)電根基構(gòu)造受冰載時(shí)，要注意冰荷載的動(dòng)力影響?！?〕凡沖擊性荷載頻率接近于風(fēng)電根基構(gòu)造固有頻率，且使用構(gòu)造產(chǎn)生重大動(dòng)力響應(yīng)時(shí)，應(yīng)作動(dòng)力分析；〔4〕當(dāng)風(fēng)電根基構(gòu)造的固有頻率接近所在海域中具有主要能量的波分量頻率時(shí)，應(yīng)作動(dòng)力分析。4、應(yīng)考慮由交變應(yīng)力引起的疲勞問題。7.2構(gòu)造建模7.2.1坐標(biāo)系一般采用右手直角坐標(biāo)系建設(shè)模型，水平方向?yàn)閄、Y軸，Z軸數(shù)值向上，坐標(biāo)原點(diǎn)可以根據(jù)構(gòu)造的對(duì)稱性來選取。7.2.2材料特性1、一個(gè)模型中要用到不同的材料，要檢查以確保材料的分配正確。2、建議統(tǒng)一用國(guó)際單位來設(shè)置材料的特性參數(shù)。7.2.3單元類型1、應(yīng)采用適宜的單元來進(jìn)展構(gòu)造不同構(gòu)件的模擬，一般選取梁?jiǎn)卧獊砟M樁腿、導(dǎo)管架等，采用板殼單元模擬甲板，而實(shí)體單元用來模擬細(xì)部構(gòu)件。2、準(zhǔn)確幾何構(gòu)造的實(shí)體單元可以模擬到想要的自由度。然而，這就意味著此種單元含有大量的節(jié)點(diǎn)和單元數(shù)，計(jì)算時(shí)間將很長(zhǎng)。大多數(shù)的實(shí)體單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有3個(gè)自由度，實(shí)體模型的網(wǎng)格化將劃分的比梁或殼單元更密。7.2.4樁土相互作用1、模型應(yīng)用的邊界條件越接近實(shí)際越好。在建模時(shí)應(yīng)采用合理的樁土相互作用模型來模擬根基的作用，分析中可以采用P-Y、T-z等曲線來模擬側(cè)向、軸向承載力。2、應(yīng)考慮海底沖刷對(duì)構(gòu)造承載力的影響。7.3靜強(qiáng)度分析7.3.1目的靜力分析的目的是求得在靜力作用下構(gòu)造各結(jié)點(diǎn)的位移和構(gòu)件的內(nèi)力，用以校核風(fēng)電根基構(gòu)造的強(qiáng)度和剛度。7.3.2構(gòu)造計(jì)算模型1、風(fēng)電根基構(gòu)造通?？赡M為具有梁?jiǎn)卧目臻g構(gòu)造。2、凡桿件穿插點(diǎn)、集中荷載作用點(diǎn)、桿件橫剖面性質(zhì)突出點(diǎn)、樁與設(shè)計(jì)泥面交接點(diǎn)一般應(yīng)設(shè)結(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)泥面以下如設(shè)假設(shè)干彈簧支點(diǎn)也應(yīng)為結(jié)點(diǎn)。3、確定構(gòu)造計(jì)算模型時(shí)，對(duì)構(gòu)造總體剛度有重大影響的一切構(gòu)件均應(yīng)予以考慮。4、附屬件如立管、扶梯、靠船構(gòu)件等在構(gòu)造整體分析中通常不予考慮。5、考慮導(dǎo)管架構(gòu)造的邊界條件時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：〔1〕導(dǎo)管架下部的邊界條件應(yīng)考慮樁與土之間的相互作用，宜考慮土壤的非線性影響?！?〕當(dāng)樁的橫向位移較小時(shí)，可按線性近似分析，即樁側(cè)橫向土抗力應(yīng)按下式計(jì)算：kPa式中：p——樁側(cè)橫向土抗力，mm；——土抗力模量，MN/m3,為樁某點(diǎn)深度的函數(shù)?！?〕為簡(jiǎn)化計(jì)算，初步設(shè)計(jì)時(shí)，可將樁的下部模擬為一剛性固定端，剛性固定端位于設(shè)計(jì)泥面垂直以下T〔m〕處。設(shè)計(jì)泥面的位置在自然泥面下的距離應(yīng)按地質(zhì)條件決定。T值可按以下經(jīng)歷公式確定：對(duì)淤泥T=〔7~8.5〕D，m；對(duì)硬粘土T=〔3.5~4.5〕D，m；缺乏土壤資料時(shí)T=6D，m。式中：D——樁外徑，m。7.3.3靜力分析評(píng)價(jià)1、許用應(yīng)力和穩(wěn)定性要求可參照SY/T10030-2004中的有關(guān)規(guī)定。2、靜力分析需要對(duì)管節(jié)點(diǎn)進(jìn)展校核，以保證節(jié)點(diǎn)處構(gòu)件的連接具有足夠的強(qiáng)度。7.4動(dòng)力分析7.4.1目的動(dòng)力分析的目的在于確定風(fēng)電根基構(gòu)造的振動(dòng)特性和構(gòu)造的動(dòng)力響應(yīng)，以校核風(fēng)電根基構(gòu)造在動(dòng)力荷載作用下的強(qiáng)度和剛度。7.4.2計(jì)算模型1、對(duì)構(gòu)造總體動(dòng)力分析有重大影響的一切構(gòu)件均應(yīng)予以考慮，并應(yīng)注意非構(gòu)造構(gòu)件〔如隔水套管〕所產(chǎn)生的影響。2、建設(shè)計(jì)算模型時(shí)，應(yīng)考慮構(gòu)造的復(fù)雜性和分析的目的與內(nèi)容。如為確定構(gòu)件的內(nèi)力，需用與靜力分析同樣的計(jì)算模型。如為確定構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)〔例如計(jì)算地震響應(yīng)時(shí)〕，可用一個(gè)反映構(gòu)造整體動(dòng)力特性的簡(jiǎn)化模型。3、總體動(dòng)力分析時(shí)，構(gòu)造的局部振動(dòng)可以忽略。4、計(jì)算動(dòng)力荷載時(shí)，風(fēng)電根基構(gòu)造本身運(yùn)動(dòng)引起的阻力一般可以忽略。5、冰的積聚和海生物的應(yīng)予以考慮。6、各構(gòu)件的自身質(zhì)量、構(gòu)件內(nèi)部可能有的質(zhì)量以及附加質(zhì)量可堆聚在各個(gè)結(jié)點(diǎn)或幾個(gè)關(guān)鍵結(jié)點(diǎn)上，具體計(jì)算時(shí)，一般可略去單元的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，有時(shí)也可略去非主振方向的質(zhì)量，以簡(jiǎn)化質(zhì)量矩陣為對(duì)角陣。7、甲板上荷載的質(zhì)量分布可能在一定范圍內(nèi)變化，應(yīng)對(duì)最不利條件予以考慮。8、對(duì)風(fēng)電根基構(gòu)造的各個(gè)振型建議取0.020~0.050。7.4.3自由振動(dòng)在自由振動(dòng)時(shí)，阻尼項(xiàng)可略去不計(jì)，求得的圓頻率ω和相應(yīng)的振型的個(gè)數(shù)應(yīng)能保證振型分析中的精度需要。7.4.4構(gòu)造響應(yīng)確實(shí)定1、構(gòu)造響應(yīng)確實(shí)定可用時(shí)域分析法和頻域分析法。2、隨機(jī)荷載引起的構(gòu)造響應(yīng)可用頻譜分析法，求得響應(yīng)的統(tǒng)計(jì)值。7.4.5風(fēng)機(jī)高聳構(gòu)造的動(dòng)力分析1、對(duì)風(fēng)電根基構(gòu)造這樣的高聳構(gòu)造，必須進(jìn)展動(dòng)力分析，在分析時(shí)，要考慮陣風(fēng)的動(dòng)力響應(yīng)。2、對(duì)風(fēng)機(jī)構(gòu)造，還應(yīng)考慮甲板加速度的影響。7.5地震響應(yīng)分析1、地震響應(yīng)分析可采用地震響應(yīng)譜或時(shí)程法進(jìn)展分析。2、根據(jù)所給的地震荷載，對(duì)風(fēng)電根基構(gòu)造最不利的主軸方向取荷載的100%，對(duì)與此主軸相垂直的水平方向取70%，對(duì)與水平面垂直的方向取50%，用這三個(gè)方向的地震引起的慣性力與固定荷載和相應(yīng)的活荷載相組合，同時(shí)作用在構(gòu)造上，作為靜力問題對(duì)風(fēng)電根基構(gòu)造進(jìn)展分析。7.6疲勞分析7.61、海上平臺(tái)構(gòu)造應(yīng)考慮交變荷載作用下的疲勞效應(yīng)。疲勞分析通常包括簡(jiǎn)化分析和詳細(xì)分析兩種方法。2、對(duì)于有海生物嚴(yán)重附著的導(dǎo)管架，必須考慮由于海生物所增大的波浪作用對(duì)管結(jié)點(diǎn)的疲勞影響。7.61、對(duì)于自振周期低于3s、水深小于122m、韌性鋼材建造的超靜定構(gòu)造框架，其管結(jié)點(diǎn)可用簡(jiǎn)化的疲勞分析方法。2、具體計(jì)算方法和有關(guān)規(guī)定可以參考SY/T10030-2004中的有關(guān)規(guī)定。7.61、對(duì)于自振周期大于3s或水深大于122m，或構(gòu)造類型的不同，或采用屈服強(qiáng)度大于360N/mm2強(qiáng)度鋼材的導(dǎo)管架平臺(tái)，或者波浪循環(huán)荷載的長(zhǎng)期分布較嚴(yán)重海域內(nèi)的平臺(tái)都應(yīng)進(jìn)展詳細(xì)的疲勞分析。2、具體計(jì)算方法和有關(guān)規(guī)定可以參考SY/T10030-2004中的有關(guān)規(guī)定。8.防腐8.1總則8.1.1適用范圍1、本章規(guī)定適用于風(fēng)電根基構(gòu)造內(nèi)外外表的防腐。8.1.2定義1、飛濺區(qū)：平臺(tái)在潮汐和波浪作用下干濕交替的區(qū)間。飛濺區(qū)的范圍為自最高天文潮位以上波高〔為50年一遇的平均波高〕的2/3，至最低天文潮位以下波高的1/3。2、大氣區(qū)：平臺(tái)在飛濺區(qū)以上的局部。3、全浸區(qū)：平臺(tái)在飛濺區(qū)以下包括插入土中的局部。4、腐蝕裕量：在設(shè)計(jì)強(qiáng)度以外，為補(bǔ)償腐蝕損耗而增加的構(gòu)件厚度。8.1.3防腐系統(tǒng)1、防腐系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)風(fēng)電根基構(gòu)造的環(huán)境條件、構(gòu)造部位、使用年限、施工和維護(hù)的可能以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果等因素確定。2、大氣區(qū)的風(fēng)電根基構(gòu)造及有關(guān)設(shè)備外外表，應(yīng)采用涂層保護(hù)；構(gòu)造形狀復(fù)雜，難于采用涂層保護(hù)時(shí)，可采用鍍層保護(hù)。3、飛濺區(qū)的構(gòu)造，應(yīng)采用特種防腐系統(tǒng)加以保護(hù)。4、全浸區(qū)的構(gòu)造，應(yīng)采用陰極保護(hù)，也可同時(shí)采用陰極保護(hù)和涂層保護(hù)。風(fēng)電根基構(gòu)造對(duì)陰極保護(hù)的電流有屏蔽作用時(shí)，屏蔽區(qū)應(yīng)采取專門的防腐措施。5、飛濺區(qū)和全浸區(qū)的風(fēng)電根基構(gòu)造除采用上述防腐措施外，其構(gòu)造設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)母g裕量，構(gòu)造腐蝕裕量應(yīng)根據(jù)構(gòu)造設(shè)計(jì)使用年限，鋼材年平均腐蝕量以及防腐系統(tǒng)的保護(hù)效率來確定。6、在無法確定上述參數(shù)時(shí)，對(duì)于使用年限為n年的風(fēng)電根基構(gòu)造，建議其全浸區(qū)構(gòu)造的腐蝕裕量不小于n/15(mm)，飛濺區(qū)構(gòu)造的腐蝕裕量不小于n/3(mm)。8.2涂層與鍍層保護(hù)8.2.1外表處理1、所有采用涂層保護(hù)的鋼構(gòu)造，其外表在涂裝前應(yīng)進(jìn)展拋〔噴〕丸〔或其他磨料〕除銹，拋〔噴〕丸除銹不到的部位，應(yīng)進(jìn)展手工除銹。2、涂有保養(yǎng)底漆的鋼