T-CPIA 0056-2024 漂浮式水上光伏發(fā)電錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范

CCSF12CodefordesignoffloatingpIT/CPIA0056—2024前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4環(huán)境荷載計(jì)算 24.1總述 4.2設(shè)計(jì)輸入 4.3風(fēng)荷載 4.4波浪荷載 4.5流荷載 4.6極限環(huán)境荷載組合 5錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.1總述 5.2錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)校核工況 5.3方陣漂移計(jì)算與安全距離校核 5.4錨固系統(tǒng)強(qiáng)度計(jì)算校核 5.5錨固基礎(chǔ)承載力校核 5.6材料選型與防腐 T/CPIA0056—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國光伏行業(yè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會提出。本文件由中國光伏行業(yè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會歸口。本文件起草單位：陽光水面光伏科技股份有限公司、中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、北京鑒衡認(rèn)證中心有限公司、江蘇海洋大學(xué)、中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司、大唐國信濱海海上風(fēng)力發(fā)電有限公司、長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司、中國電力工程顧問集團(tuán)華東電力設(shè)計(jì)院有限公司、中國能源建設(shè)集團(tuán)遼寧電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司、中電建湖北電力建設(shè)有限公司、中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司、中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司、西安熱工研究院有限公司、中國海洋石油有限公司。本文件主要起草人：吳維武、趙書恒、李翔、李其聰、孔劍橋、紀(jì)振雙、繆泉明、滕楷、姜浩杰、劉海波、張海峰、尚敏帥、柯如洋、徐陽、田鴻翔、郗航、黃海龍。1T/CPIA0056—2024漂浮式水上光伏發(fā)電錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范本文件規(guī)定了針對漂浮式水上光伏發(fā)電錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)的環(huán)境荷載計(jì)算方法、錨固設(shè)計(jì)方法及要點(diǎn)。本文件適用于建設(shè)在內(nèi)陸水域的漂浮式水上光伏項(xiàng)目，為從事水上光伏錨固設(shè)計(jì)人員提供設(shè)計(jì)依據(jù)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T33364—2016海洋工程系泊用鋼絲繩GB50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范JTS145—2015港口與航道水文規(guī)范JTS144—1—2010港口工程載荷規(guī)范JTS151-2011水運(yùn)工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范JGJ94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ106—2014建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范ISO12944-2017鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)涂料系統(tǒng)的腐蝕保護(hù)（CorrosionProtectionofSteelStructuresbyProtectivePaintSystems）ISO14713-1：2009鋅鍍層鐵和鋼結(jié)構(gòu)中抗腐蝕保護(hù)的指南和建議第1部分:設(shè)計(jì)和抗腐蝕一般原則（Zinccoatings—Guidelinesandrecommendationsfortheprotectionagainstcorrosionofironandsteelinstructures—Part1:Generalprinciplesofdesignandcorrosionresistance）3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1最大波高maximumwaveheight觀測記錄中出現(xiàn)的最大波高值或設(shè)計(jì)重現(xiàn)期內(nèi)的最大波高值。3.2風(fēng)生流wind-drivencurrent由風(fēng)的切應(yīng)力作用于水面產(chǎn)生的水流。3.3風(fēng)生浪wind-drivenwave由風(fēng)的切應(yīng)力作用于水面產(chǎn)生的波浪。3.4一階波浪力firstorderwaveforce由入射波和繞射波共同作用產(chǎn)生的波浪力。一階波浪力與波幅成正比，其變化頻率特征與入射波的頻率特征一致。3.5平均波浪漂移力meanwavedriftforce波浪二階力中的定常部分。其值與波幅的平方成正比，其頻率特征遠(yuǎn)低于典型的波浪頻率。3.62T/CPIA0056—2024計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)computationalfluiddynamics；CFD使用計(jì)算機(jī)和離散化的數(shù)值方法對流體力學(xué)問題進(jìn)行求解，從而可預(yù)測流場流動(dòng)和分布。3.7系泊點(diǎn)mooringpoint系泊纜繩與水上光伏方陣的連接點(diǎn)。3.8錨固點(diǎn)anchoringpoint系泊纜繩與錨固基礎(chǔ)的連接點(diǎn)。3.9系泊纜mooringline用于限制漂浮方陣運(yùn)動(dòng)以保證其所在位置時(shí)刻滿足設(shè)計(jì)要求的繩索，一般包括纜繩、連接件以及其他輔助配件。3.10重力錨deadweightanchor靠錨體自身重力以及錨底部與水底摩擦力提供承載力。3.11樁錨pileanchor靠樁體與土體的側(cè)阻力和水平阻力提供承載力。3.12列column從南（北）側(cè)至北（南）側(cè)依次布置的一排光伏組件。3.13從東（西）側(cè)至西（東）側(cè)依次布置的一排光伏組件。3.14背向風(fēng)backwind光伏組件背面所受到的風(fēng)。3.15正向風(fēng)forwardwind光伏組件正面所受到的風(fēng)。3.16方位角azimuthangle從方陣局部坐標(biāo)系下的指北方向線起，依順時(shí)針方向到來風(fēng)、來浪或來流方向線之間的水平夾角。3.17粘性土cohesivesoil塑性指數(shù)大于10的土。3.18非粘性土cohesionlesssoil粘粒含量少，呈單粒結(jié)構(gòu)，不具有可塑性的土。4環(huán)境荷載計(jì)算4.1總述4.1.1水上光伏電站承受的環(huán)境荷載主要有風(fēng)荷載、波浪荷載、流荷載、雪荷載等。本文件中主要討論與錨固設(shè)計(jì)相關(guān)的風(fēng)荷載、流荷載以及波浪荷載的計(jì)算方法。對于內(nèi)陸水域地震荷載和冰荷載對水上3T/CPIA0056—2024光伏電站錨固系統(tǒng)的影響可忽略不計(jì)。4.1.2在計(jì)算環(huán)境荷載時(shí)，環(huán)境條件重現(xiàn)期通常選取25年，不同環(huán)境條件的方位角（風(fēng)向角、浪向角、北南流向角）的定義見圖北南西北西西南東北東東南方位角φ方位角φ圖1環(huán)境條件方位角4.2設(shè)計(jì)輸入4.2.1本節(jié)所述環(huán)境條件為影響漂浮式光伏電站設(shè)計(jì)的自然環(huán)境條件，主要包括風(fēng)、浪、水流、水深、水位落差、潮汐、水底地質(zhì)等。4.2.2選取年最大風(fēng)速數(shù)據(jù)時(shí)，一般應(yīng)有當(dāng)?shù)?5年以上的風(fēng)速資料；當(dāng)無法滿足時(shí)，風(fēng)速資料不宜少于10年。觀測數(shù)據(jù)應(yīng)考慮其均一性，對不均一數(shù)據(jù)應(yīng)結(jié)合周邊氣象站狀況等作合理性訂正。當(dāng)缺失風(fēng)速資料時(shí)，可根據(jù)GB50009—2012中表E.5直接選取對應(yīng)地區(qū)的設(shè)計(jì)風(fēng)壓。4.2.3波浪特征要素如波高和周期等應(yīng)使用專業(yè)的觀測設(shè)備和裝置搜集，例如波浪浮標(biāo)和波浪觀測儀等。在缺失實(shí)際觀測數(shù)據(jù)的情況下，可利用波浪數(shù)值模擬推演模型進(jìn)行預(yù)報(bào)，例如MIKE21等，也可以使用經(jīng)驗(yàn)公式對波浪要素進(jìn)行估算，具體估算方法參見JTS145—2015中7.2的規(guī)定。4.2.4內(nèi)陸河流流速應(yīng)由長期觀測資料整理分析后確定；內(nèi)陸湖泊流速可以根據(jù)長期觀測或風(fēng)生流數(shù)值模擬確定。4.2.5確定設(shè)計(jì)最大水深與水位落差時(shí)，應(yīng)結(jié)合歷史觀測資料并考慮雨季和洪期對水深、水位的影響。4.2.6錨固設(shè)計(jì)需考慮項(xiàng)目地周邊或水底地質(zhì)條件，在項(xiàng)目地進(jìn)行地質(zhì)條件勘測，并將勘測結(jié)果作為設(shè)計(jì)輸入資料。4.2.7錨固設(shè)計(jì)應(yīng)考慮光伏區(qū)水質(zhì)和大氣環(huán)境，應(yīng)針對光伏區(qū)進(jìn)行水質(zhì)條件和大氣環(huán)境數(shù)據(jù)的收集，將結(jié)果作為設(shè)計(jì)輸入條件。4.3風(fēng)荷載4.3.1取項(xiàng)目地最大風(fēng)速作為設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)，通常光伏組件背向風(fēng)荷載較大，以背向風(fēng)荷載為計(jì)算基礎(chǔ)，具體計(jì)算思路見圖2。單列背向風(fēng)荷載方陣背向風(fēng)荷載方陣不同風(fēng)向風(fēng)荷載單體背向風(fēng)荷載單列背向風(fēng)荷載方陣背向風(fēng)荷載方陣不同風(fēng)向風(fēng)荷載單體背向風(fēng)荷載圖2風(fēng)載荷計(jì)算思路4.3.2風(fēng)荷載計(jì)算需要的輸入?yún)?shù)見表1。4T/CPIA0056—2024表1風(fēng)荷載計(jì)算輸入?yún)?shù)設(shè)計(jì)風(fēng)速（10米高空10分鐘平均）U0光伏組件傾角θ°光伏組件面積Am浮體水上迎風(fēng)面積Afm—列遮蔽系數(shù)CS—方向系數(shù)K——計(jì)算方陣的行數(shù)Nr—計(jì)算方陣的列數(shù)NC 4.3.3單體結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載計(jì)算可參考GB50009—2012中公式8.1.1-2，垂直作用于結(jié)構(gòu)表面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按照公式（1）計(jì)算：式中：wk——風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，單位為牛頓每平方米（N/m2Βgz——高度z處的陣風(fēng)系數(shù)；sl——風(fēng)荷載局部體形系數(shù)；μZ——風(fēng)壓高度變化系數(shù)；w0——基本風(fēng)壓，單位為牛頓每平方米（N/m2）。4.3.4地面粗糙度指的是水上光伏項(xiàng)目地周圍的環(huán)境粗糙度可分為A、B兩類：a）A類指空曠的湖岸及沙漠地區(qū)；b）類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。4.3.5組件陣的風(fēng)系數(shù)βgz見表2。表1陣風(fēng)系數(shù)選取陣風(fēng)系數(shù)βgz4.3.6體型系數(shù)μsl，應(yīng)依據(jù)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果或經(jīng)過驗(yàn)證的CFD仿真分析結(jié)果取值。如無相關(guān)數(shù)據(jù)，可參考以下標(biāo)準(zhǔn)取值，光伏組件傾角小于10°時(shí)參考值為1.0，光伏組件傾角大于10°小于30°時(shí)，參考值為2.0，浮體參考值為1.3。4.3.7風(fēng)壓高度變化系數(shù)μZ見表3。表2高度變化系數(shù)選取4.3.8基本風(fēng)壓根據(jù)按公式（2）計(jì)算：EQ\*jc3\*hps15\o\al(\s\up4(2),0)式中：w0——基本風(fēng)壓，單位為牛頓每平方米（N/m2V0——設(shè)計(jì)風(fēng)速，單位為米每秒（m/s），取10米高空10分鐘的平均風(fēng)速；ρ——空氣密度，單位為千克每立方米（kg/m3）。4.3.9作用在單一光伏組件上的背風(fēng)向水平風(fēng)荷載Fh按公式（3）計(jì)算：式中：Fh——單一光伏組件上的背風(fēng)向水平風(fēng)荷載，單位為牛頓（NA——光伏組件面積，單位為平方米（m2wk——風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，單位為牛頓每平方米（N/m25T/CPIA0056—20244.3.10浮體水面以上部分迎風(fēng)面積示意圖見圖3，作用在單一浮體上的背風(fēng)向水平風(fēng)荷載Ff按公式（4）計(jì)算：式中：Ff——作用在單一浮體上的背風(fēng)向水平風(fēng)荷載，單位為牛頓（N）；Af——單塊光伏組件對應(yīng)的浮體水面以上部分迎風(fēng)面積，單位為平方米（m2wk——作用在浮體結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，單位為牛頓每平方米（N/m2）。光伏組件光伏組件浮體迎風(fēng)面積Af水線面光伏支架光伏支架浮體迎風(fēng)面積Af水線面圖3浮體水面以上部分迎風(fēng)面積示意圖4.3.11漂浮式水上光伏發(fā)電站為陣列式結(jié)構(gòu)，計(jì)算列風(fēng)荷載時(shí)應(yīng)考慮前部結(jié)構(gòu)對后部結(jié)構(gòu)的遮蔽效應(yīng)（遮蔽系數(shù)示意圖見圖4），通過引入計(jì)算參數(shù)遮蔽系數(shù)CS計(jì)算后部結(jié)構(gòu)風(fēng)載荷。遮蔽系數(shù)CS應(yīng)通過CFD仿真或風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)獲取，按公式（5）計(jì)算：式中：CS（n）——第n排的遮蔽系數(shù)；Fh（n）——迎風(fēng)側(cè)第n排的水平風(fēng)荷載，單位為牛頓（NFh（1）——迎風(fēng)側(cè)第1排的水平風(fēng)荷載，單位為牛頓（N）。4.3.12漂浮式水上光伏陣列背風(fēng)向風(fēng)荷載按公式（6）計(jì)算：EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up2(一),Cs)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up2(-),C)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up2(-),f)式中：FC——單列背風(fēng)向風(fēng)荷載，單位為牛頓（N）；Nr——方陣光伏組件的排數(shù)；Fh（1）——迎風(fēng)側(cè)首排光伏組件的水平風(fēng)荷載，單位為牛頓（NFf（1）——迎風(fēng)側(cè)首排浮體的水平風(fēng)荷載，單位為牛頓（N）；EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up1(一),C)s——光伏組件遮蔽系數(shù)平穩(wěn)段的平均值；光伏組件編號（由北至南）EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up2(-),C)EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up2(-),f)——浮體遮蔽系數(shù)平穩(wěn)段的平均值。光伏組件編號（由北至南）來風(fēng)向迎風(fēng)側(cè)Fh(2)Fh(1)Fh(3)Fh(n)圖4遮蔽系數(shù)示意圖4.3.13方陣整體背風(fēng)向總荷載FN可根據(jù)方陣排布，按公式（7）計(jì)算：式中：FN——方陣整體背風(fēng)向受到的風(fēng)荷載，單位為牛頓（NFC——單列背風(fēng)向風(fēng)荷載，單位為牛頓（N）；6T/CPIA0056—2024NC——方陣光伏組件列數(shù)。4.3.14以方陣背向風(fēng)荷載為基礎(chǔ)，通過引入無量綱的方向系數(shù)K計(jì)算不同風(fēng)向風(fēng)荷載，按公式（8式中：Fwind(φ1）——對應(yīng)風(fēng)向角φ1的風(fēng)荷載，單位為牛頓（NK(φ1）——風(fēng)荷載方向系數(shù)；φ1——風(fēng)向角，單位為度(°),風(fēng)向角與方陣的關(guān)系見圖1。4.3.15方向系數(shù)K與風(fēng)向、光伏方陣的排布和浮體形式有關(guān)，根據(jù)CFD仿真或風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)獲得。以背風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)時(shí)為例，方向系數(shù)KN，KNE-N，KNE-E，KE，KSE-S，KSE-E，KS分別對應(yīng)北風(fēng)時(shí)北側(cè)風(fēng)荷載、東北風(fēng)時(shí)北側(cè)風(fēng)荷載、東北風(fēng)時(shí)東側(cè)風(fēng)荷載、東風(fēng)時(shí)東側(cè)風(fēng)荷載、東南風(fēng)時(shí)東側(cè)風(fēng)荷載、東南風(fēng)時(shí)南側(cè)風(fēng)荷載以及南風(fēng)時(shí)南側(cè)風(fēng)荷載的方向系數(shù)見圖5。缺少CFD仿真結(jié)果及風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可按推薦值取值，見表4，東西側(cè)按相同的系數(shù)進(jìn)行計(jì)算：KKKKKKKK圖5方向系數(shù)主要考慮的方向表3方向系數(shù)選取方向系數(shù)KKNKNE-NKNE-EKEKSE-EKSE-SKS4.4波浪荷載4.4.1方陣的波浪荷載由一階波浪荷載和平均波浪漂移力疊加組成，計(jì)算波浪荷載需要的計(jì)算輸入?yún)?shù)見表5。表4波浪荷載計(jì)算輸入?yún)?shù)最大波高Hmaxm波浪周期Ts有效迎浪長度L(φ2）m4.4.2漂浮式水上光伏方陣的設(shè)計(jì)最大波高較小，根據(jù)Airy線性波理論，方陣的一階波浪荷載可按公式（9）計(jì)算：式中：Fex——方陣的一階波浪力，單位為牛頓（NHmax——最大波高，單位為米（m）；F0——單位波幅下的最大波浪荷載，單位為牛頓（NφT——波浪周期，單位為秒（s）。4.4.3漂浮式水上光伏方陣應(yīng)考慮平均波浪漂移力作用，平均波浪漂移力可由水動(dòng)力實(shí)驗(yàn)或仿真計(jì)算獲取，如無相關(guān)數(shù)據(jù)可參考Maruo公式（10）計(jì)算：7T/CPIA0056—2024式中：Fdrift——方陣的平均波浪漂移力，單位為牛頓（N）；ρ——水密度，單位為千克每立方米（kg/m3g——重力加速度，單位為牛頓每千克（N/kgHmax——最大波高，單位為米（m）；φL(φ2）——方陣的有效迎浪長度，單位為米（m），與浪向角φ2相關(guān)。方陣有效迎浪長度L(φ2）的示意圖見圖6，可按照公式（11）計(jì)算：式中：L——方陣有效迎浪長度，單位為米（m）；Lx——方陣x方向上的迎浪長度，單位為米（m）；Ly——方陣y方向上的迎浪長度，單位為米（mφ2——浪向角，單位為度(°);LL?2L?來浪方向?圖6有效迎浪長度L示意圖4.4.4漂浮式水上光伏方陣總波浪荷載按照公式（12）計(jì)算：式中：Fwave(φ2）——對應(yīng)浪向角φ2的總波浪荷載最大值，單位為牛頓（NFex(φ2）——對應(yīng)浪向角的最大一階波浪荷載，單位為牛頓（N）；Fdrift(φ2）——對應(yīng)浪向角的平均波浪漂移力，單位為牛頓（N）；φ4.5流荷載4.5.1流荷載包含水流對浮體側(cè)壁的水流力和底部的摩擦阻力，其中水流力計(jì)算公式可參考JTS144—1—2010，摩擦力計(jì)算公式可參考船體摩擦力規(guī)范1957ITTC。計(jì)算中應(yīng)考慮浮體形狀及方陣水面以下濕表面積。4.5.2計(jì)流荷載需要的計(jì)算輸入?yún)?shù)見表6。表5流荷載計(jì)算輸入?yún)?shù)流速V不同浮體迎流面積Sim不同浮體底面積Sfim不同類型浮體數(shù)量Ni4.5.3根據(jù)JTS144—1—2010第13章公式13.0.1，作用于工程結(jié)構(gòu)上的水流力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按公式（13）計(jì)算：8T/CPIA0056—2024式中：FC——水流力標(biāo)準(zhǔn)值，單位為牛頓（NCw——水流阻力系數(shù)；ρw——水密度，單位為千克每立方米（kg/m3V——設(shè)計(jì)流速，單位為米每秒（m/s）；S——計(jì)算構(gòu)件在流向垂直平面上的投影面積，單位為平方米（m2）。4.5.4水流阻力系數(shù)宜根據(jù)Cw仿真計(jì)算軟件或水動(dòng)力實(shí)驗(yàn)獲得。如無相關(guān)數(shù)據(jù)可按照來流方向和浮體的形狀將計(jì)算模型分為兩類浮體:迎流側(cè)較長的浮體和迎流側(cè)較短的浮體，見圖7。兩類浮體的水流力系數(shù)取值不同，迎流側(cè)較長的浮體水流阻力系數(shù)Cw1為2.32；迎流側(cè)較短的浮體其水流阻力系數(shù)見表7。由于浮體間距和迎流長度會影響水流阻力，可按方形墩流力橫向影響系數(shù)m（見表8）對水流阻力系數(shù)進(jìn)行修正（見圖8）。浮體寬浮體長來浪方向浮體長來浪方向浮體寬a）迎流側(cè)較長的浮體圖7流荷載計(jì)算中浮體的分類4.5.5上述兩類浮體以編號區(qū)分為1和2，根據(jù)方陣浮體排布設(shè)計(jì)及方陣浮體吃水深度，應(yīng)按公式（14）計(jì)算總水流力：式中：Cw1、Cw2——水流阻力系數(shù)；m1、m2——兩類浮體方形墩流力橫向影響系數(shù)；ρw——水密度，單位為千克每立方米（kg/m3V——設(shè)計(jì)流速，單位為米每秒（m/s）；S1、S2——兩類浮體在流向垂直平面上單個(gè)浮體的投影面積，單位為平方米（m2N1、N2——兩類浮體的數(shù)量，來流方向連續(xù)布置的多個(gè)浮體視為一個(gè)整體。4.5.6當(dāng)計(jì)算斜向來流應(yīng)將流速V分解為垂直于方陣邊緣的流速Vx和Vy進(jìn)行水流力計(jì)算。表6迎流側(cè)較短的浮體水流阻力CW2系數(shù)取值參考L/BCW2注：L為浮體長度，B為浮體寬度。表7方形墩流力橫向影響系數(shù)m取值參考B*/D*468影響系數(shù)m注：B*為浮體凈間距，D*為浮體迎流長度。9T/CPIA0056—2024來流方向浮體B*浮體D*D*圖8方形墩流力橫向影響系數(shù)示意圖4.5.7流體流過物體表面，產(chǎn)生的摩擦阻力值應(yīng)按公式（15）計(jì)算：式中：Ff——摩擦阻力，單位為牛頓（N）；Cf——摩擦阻力系數(shù)，可參考公式（16）計(jì)算；ρw——水密度，單位為千克每立方米（kg/m3V——設(shè)計(jì)流速，單位為米每秒（m/s）；Sf——物體在水線面以下濕表面積，單位為平方米（m2）。4.5.8摩擦阻力系數(shù)Cf應(yīng)按公式（16）計(jì)算：式中：Cf——摩擦阻力系數(shù)；Re——雷諾數(shù)，Re=ρwVde/μw，其中V、ρw、μw分別為流體的流速、密度與黏性系數(shù)，μw可取值為1.01×10-3Pa.s，de為一特征長度，一般可取浮體寬度。4.5.9濕表面積應(yīng)按公式（17）計(jì)算：EQ\*jc3\*hps15\o\al(\s\up5(n),i)式中：n——浮體種類；Sfi——各種類浮體的單個(gè)浮體的底面積，單位為平方米（m2Ni——各種類浮體的數(shù)量。4.5.10斜向來流時(shí)，應(yīng)對摩擦力進(jìn)行受力分解到平行和垂直方陣邊緣的X和Y方向。4.5.11總流荷載應(yīng)按照公式（18）計(jì)算：式中：Fcur(φ3）——對應(yīng)流向角φ3的總流荷載，單位為牛頓（N）；Fc——水流力標(biāo)準(zhǔn)值，單位為牛頓（N）；Ff——摩擦阻力，單位為牛頓（N）；φ4.6極限環(huán)境荷載組合4.6.1作用于漂浮光伏電站的極限環(huán)境荷載組合值應(yīng)按照公式（19）計(jì)算選取最不利值確定：式中：S——對應(yīng)方位角的極限環(huán)境荷載組合值，單位為牛頓（N）；T/CPIA0056—2024γ——分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)不低于1.35；ψ——組合系數(shù)，對于主控荷載取1.0，對于非主控荷載取0.7，具體根據(jù)不同組合工況選取，見表9；Fwind(φ1）——對應(yīng)風(fēng)向角φ1的總風(fēng)荷載，單位為牛頓（N）；Fwave(φ2）——對應(yīng)浪向角φ2的總波浪荷載最大值，單位為牛頓（NFcur(φ3）——對應(yīng)流向角φ3的總流荷載，單位為牛頓（N）；φ1——風(fēng)向角，單位為度(°),風(fēng)向角與方陣的關(guān)系見圖1。φφ表8荷載組合系數(shù)風(fēng)浪流4.6.2除正南（S）、正北（N）、正東（E）、正西（W）四個(gè)方向之外，通常還需考慮東北（NE）、東南（SE）、西南（SW）、西北（NW）四個(gè)方向，共計(jì)八個(gè)方向的荷載組合。荷載組合時(shí)，選取相同的方位角，即φ1=φ2=φ3。4.6.3在荷載組合計(jì)算中應(yīng)依次取風(fēng)、浪、流荷載為主控荷載，選取最不利的荷載組合作為錨固設(shè)計(jì)依據(jù)。5錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1總述漂浮電站的錨固系統(tǒng)是確保漂浮方陣安全的重要系統(tǒng)。錨固形式的常見選型主要有重力錨和樁錨，選型應(yīng)綜合考慮項(xiàng)目地水深、地質(zhì)條件、施工可行性等因素。錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮水位變化、系泊半徑、系泊方式等環(huán)境因素。此外，在設(shè)計(jì)過程中還要考慮項(xiàng)目地大氣環(huán)境腐蝕強(qiáng)度和水質(zhì)情況，以確定錨固系統(tǒng)物料材質(zhì)及對應(yīng)的防腐方案。漂浮方陣錨固主要設(shè)計(jì)流程見圖9。5.2錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)校核工況漂浮方陣錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下兩種工況：a）極限工況（ULS）：考慮錨固系統(tǒng)完整情況下，極限環(huán)境荷載作用在漂浮方陣上的工況；b）偶然工況（ALS考慮最危險(xiǎn)位置兩根纜繩破斷后，極限環(huán)境荷載作用在漂浮方陣上的工況，最危險(xiǎn)位置包括極限工況下纜繩最大張力出現(xiàn)的位置、方陣角隅處或易發(fā)生應(yīng)力集中的位置。T/CPIA0056—2024步驟一步驟二步驟三步驟四步驟五步驟六不滿足不滿足方陣排布設(shè)計(jì)方陣排布設(shè)計(jì)纜繩長度設(shè)計(jì)計(jì)算方陣最大漂移量DMAX復(fù)核方陣漂移允許范圍纜繩及錨固配件選型設(shè)計(jì)滿足滿足計(jì)算纜繩內(nèi)部最大張力TMAX不滿足不滿足計(jì)算環(huán)境載荷組合值S系泊點(diǎn)數(shù)量及系泊方式設(shè)計(jì)不滿足校核系泊點(diǎn)處最大水平力FHMAX不滿足錨固基礎(chǔ)選型及設(shè)計(jì)步驟七校核纜繩及金屬配件安全系數(shù)校核錨固基礎(chǔ)強(qiáng)度及承載力滿足滿足結(jié)束錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成圖9漂浮方陣錨固設(shè)計(jì)流程圖5.3方陣漂移計(jì)算與安全距離校核5.3.1計(jì)算方陣漂移所需要的計(jì)算輸入見表10。表9漂移計(jì)算輸入條件錨點(diǎn)高程與歷史水位的最大差值hmaxm錨點(diǎn)高程與歷史水位的最小差值hminm系泊半徑R(≥hmax）mm5.3.2漂浮方陣漂移計(jì)算主要分為兩種情況：a）錨固點(diǎn)布置在歷史最低水位以下，見圖10；b）錨固點(diǎn)布置在與歷史最高水位相同及以上，見圖11。5.3.3應(yīng)按照公式（20）計(jì)算最大漂移量并按照公式（21）計(jì)算纜繩設(shè)計(jì)長度：T/CPIA0056—2024式中：Dmax——最大漂移距離，單位為米（mLr——纜繩設(shè)計(jì)長度，單位為米（mhmax——錨點(diǎn)高程與歷史水位的最大差值，單位為米（mhmin——錨點(diǎn)高程與歷史水位的最小差值，單位為米（m）。式中：Lr——纜繩設(shè)計(jì)長度，單位為米（m）；hmax——錨點(diǎn)高程與歷史水位的最大差值，單位為米（m）；Δl——纜繩安裝長度，單位為米（m），宜取0.5m～1m；如錨固形式為沉錨，應(yīng)根據(jù)水底土質(zhì)參數(shù)計(jì)算錨塊長期沉降量，并考慮沉降帶來的纜繩長度增加，如無相關(guān)計(jì)算參數(shù)，宜取0.5m～1.0m；如錨固形式為樁錨，纜繩連接高度應(yīng)滿足通過結(jié)構(gòu)抗傾覆驗(yàn)算，纜繩連接高度是指安裝位置到土表面的距離。如無相關(guān)計(jì)算參數(shù)，宜取不大于0.5m。R——設(shè)計(jì)系泊半徑，單位為米（m）。5.3.4應(yīng)按照hmax來計(jì)算纜繩設(shè)計(jì)長度。漂浮方陣漂浮方陣水位落差ΔhhLh錨固基礎(chǔ)DR圖10錨固點(diǎn)布置在歷史最低水位以下錨固基礎(chǔ)錨固基礎(chǔ)R漂浮方陣水位落差ΔhhhDL圖11錨固點(diǎn)布置在歷史最高水位以上5.3.5方陣的漂移計(jì)算主要用于后續(xù)設(shè)計(jì)中安全距離校核，根據(jù)不同項(xiàng)目情況，安全距離應(yīng)考慮項(xiàng)目占地（占水）范圍、周圍建筑、堤岸、電纜通道布置、浮船布置、航道、運(yùn)維通道等因素綜合確定。5.3.6當(dāng)錨固系統(tǒng)中含有彈性纜繩時(shí)，應(yīng)考慮纜繩彈性伸長對漂移量的影響，建議使用仿真方法精確計(jì)算方陣漂移情況。T/CPIA0056—20245.4錨固系統(tǒng)強(qiáng)度計(jì)算校核5.4.1錨固系統(tǒng)強(qiáng)度校核包含水上系泊點(diǎn)強(qiáng)度校核、纜繩及錨固配件強(qiáng)度校核以及錨固基礎(chǔ)強(qiáng)度校核。5.4.2漂浮方陣錨固系統(tǒng)強(qiáng)度校核需要的計(jì)算輸入見表11。表10強(qiáng)度校核的輸入條件部件的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值Rk計(jì)算環(huán)境荷載組合值S系泊半徑Rm漂移距離Dm系泊點(diǎn)數(shù)量Np系泊纜繩分散角α°纜繩設(shè)計(jì)長度Lrm5.4.3強(qiáng)度校核應(yīng)公式（22）進(jìn)行校核：式中：fs——結(jié)構(gòu)強(qiáng)度安全系數(shù)，包括纜繩、錨固配件等，宜取2.0；T——應(yīng)為極限工況與偶然工況計(jì)算所得纜繩張力的最大值，單位為牛頓（NRd——結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的設(shè)計(jì)值，單位為牛頓（N）。5.4.4結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的設(shè)計(jì)值Rd按照公式（23）計(jì)算：式中：γm——材料安全系數(shù)，對于金屬結(jié)構(gòu)可取1.15，對于非金屬結(jié)構(gòu)可取1.5；Rk——結(jié)構(gòu)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，單位為牛頓（N）。5.4.5不同工況下，方陣單側(cè)的纜繩張力T應(yīng)按照公式（24）、公式（25）計(jì)算，見圖12：式中：FH——方陣單側(cè)每個(gè)系泊點(diǎn)處的水平力，單位為牛頓（N）；S——對應(yīng)方位角的極限環(huán)境荷載組合值，單位為牛頓（NNp——方陣單側(cè)系泊點(diǎn)數(shù)量。式中：T——應(yīng)為極限工況與偶然工況兩種工況分別計(jì)算的纜繩張力較大值，單位為牛頓（NFH——方陣單側(cè)每個(gè)系泊點(diǎn)處的水平力，單位為牛頓（N）；R——設(shè)計(jì)系泊半徑，單位為米（m）；D——計(jì)算位置對應(yīng)的漂移距離，單位為米（mLr——纜繩設(shè)計(jì)長度，單位為米（m）；α——系泊纜繩分散角度，即纜繩與方陣邊緣的空間夾角，單位為度(°)。T/CPIA0056—2024α錨固纜繩F俯視圖錨固基礎(chǔ)漂浮方陣錨固纜繩側(cè)視圖水深h圖12纜繩張力計(jì)算5.5錨固基礎(chǔ)承載力校核5.5.1漂浮光伏電站常見的錨固基礎(chǔ)形式有重力錨和樁錨。重力錨結(jié)構(gòu)形式通常為鋼筋混凝土重力錨，依靠錨體底部與泥土的摩擦提供水平承載力，依靠自身重量提供垂向承載力。樁錨結(jié)構(gòu)形式有鋼管樁和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心樁，主要靠錨體與泥土的相互作用提供承載力。5.5.2漂浮方陣錨固基礎(chǔ)承載力校核需要的計(jì)算輸入見表12。表11錨固基礎(chǔ)承載力校核輸入條件錨固基礎(chǔ)承載力標(biāo)準(zhǔn)值QL、QA纜繩張力分量TL、TA5.5.3漂浮方陣錨固基礎(chǔ)主要校核水平承載力和垂向抗拔承載力，應(yīng)按照公式（2627）進(jìn)行校核：式中：TL——纜繩拉力的水平分力，單位為牛頓（N）；RL——錨固基礎(chǔ)水平承載力特征值，單位為牛頓（N）。式中：TA——纜繩拉力的垂向分力，單位為牛頓（N）；RA——錨固基礎(chǔ)抗拔承載力特征值，單位為牛頓（N）。5.5.4考慮設(shè)計(jì)安全系數(shù)，錨固基礎(chǔ)承載力的特征值RL和RA按照公式（2829）確定：式中：RL——錨固基礎(chǔ)水平承載力特征值，單位為牛頓（N）；Kl——水平承載力安全系數(shù)，不同校核工況的取值見表13；QLs——錨固基礎(chǔ)水平承載力標(biāo)準(zhǔn)值的修正值，單位為牛頓（N）。式中：RA——錨固基礎(chǔ)抗拔承載力特征值，單位為牛頓（N）；Ka——垂向承載力安全系數(shù)，不同校核工況的取值見表13；QAs——錨固基礎(chǔ)抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值的修正值，單位為牛頓（N）。表12錨固基礎(chǔ)承載力校核安全系數(shù)選取KlKaT/CPIA0056—20245.5.5考慮土壤的不確定性，錨固基礎(chǔ)承載力的標(biāo)準(zhǔn)值按照公式（3031）進(jìn)行修正：式中：QLs——錨固基礎(chǔ)水平承載力標(biāo)準(zhǔn)值的修正值，單位為牛頓（N）；γm——土壤材料系數(shù)，極限工況取值為1.3，偶然工況取值為1.0；QL——錨固基礎(chǔ)水平承載力標(biāo)準(zhǔn)值，單位為牛頓（N）。式中：QAs——錨固基礎(chǔ)抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值的修正值，單位為牛頓（N）；γm——土壤材料系數(shù)，極限工況取值為1.3，偶然工況取值為1.0；QA——錨固基礎(chǔ)抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值，單位為牛頓（N）。5.5.6重力錨承載力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算需要的計(jì)算輸入見表14。表13重力錨承載力計(jì)算輸入條件表面土層不排水抗剪強(qiáng)度su°m重力錨埋入深度Dfm5.5.7對于粘性土重力錨的水平承載力標(biāo)準(zhǔn)值宜按照公式（32）進(jìn)行計(jì)算：式中：su——重力錨底部土層的不排水抗剪強(qiáng)度，單位為千帕（kPaAb——重力錨底面積，單位為平方米（㎡）；sua——重力錨底部至埋深處的土層的平均不排水抗剪強(qiáng)度，單位為千帕（kPa）；Df——重力錨埋入深度（如有剪力鍵，應(yīng)該包含剪力鍵入土深度），單位為米（m）；B——重力錨在受拉方向的寬度，單位為米（m）。5.5.8對于非粘性土重力錨的水平承載力標(biāo)準(zhǔn)值宜按照公式（33）進(jìn)行計(jì)算：式中：QL——錨固基礎(chǔ)水平承載力標(biāo)準(zhǔn)值，單位為牛頓（N）；μ——摩擦系數(shù)，對于無剪力鍵的混凝土重力錨可取tan。，有剪力鍵的重力錨可取tan(。-5)，?為內(nèi)摩擦角；W——重力錨浮重，單位為千牛頓（kN）；γAbDfs——剪力鍵包圍范圍內(nèi)的土浮重，如無剪力鍵則取0，單位為千牛頓（kNDfs——剪力鍵埋入深度，單位為米（m）；γ——土的浮重度，單位為千牛每立方米（kN/m3);Ab——重力錨底面積，單位為平方米（m2TA——纜繩張力的垂向分量，向上為正，單位為牛頓（N）；Rp——被動(dòng)土壓力，單位為牛頓（N）。5.5.9被動(dòng)土壓力宜按照公式（34）計(jì)算：EQ\*jc3\*hps15\o\al(\s\up4(2),f)式中：Rp——被動(dòng)土壓力，單位為牛頓（N）；γ——土的浮重度，單位為千牛頓每立方米（kN/m3);Df——重力錨埋入深度（如有剪力鍵，應(yīng)該包含剪力鍵入土深度），單位為米（m）；Kp——被動(dòng)土壓力系數(shù)，可取值為內(nèi)摩擦角；T/CPIA0056—2024B——重力錨在受拉方向的寬度，單位為米（m）。5.5.10重力錨的抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值即重力錨的浮重力W。5.5.11在計(jì)算重力錨承水平載力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)應(yīng)考慮水底斜坡對承載力的影響，水底傾角對承載力存在有利影響和不利影響，當(dāng)錨體在斜坡上滑動(dòng)趨勢與錨繩拉力沿斜坡方向的分力方向相同時(shí)為不利情況，此時(shí)重力錨的重力作用會降低其承載力，當(dāng)錨體在斜坡上滑動(dòng)趨勢與錨繩拉力沿斜坡方向的分力方向相反時(shí)為有利情況，此時(shí)重力錨的重力作用會提高其承載力。5.5.12樁錨承載力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算可參考JGJ94—2008，5.4.6節(jié)并應(yīng)按照公式（35）進(jìn)行計(jì)算：式中：QA——樁基極限抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值，單位為牛頓（N）；ui——樁身周長，對于等直徑樁取u=πd，d為樁徑，單位為米（mli——樁周第i層土厚度，單位為米（m）；qsik——樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值，單位為千帕（kPaλi——抗拔系數(shù)，見表15。表14樁錨抗拔系數(shù)λiλ5.5.13樁錨的水平承載力特征值可采用下列方法進(jìn)行評估：單樁水平承載力的特征值應(yīng)通過單樁水平靜載試驗(yàn)確定，試驗(yàn)方法可按JGJ106—2014執(zhí)行。對于鋼筋混凝土預(yù)制樁、鋼樁、樁身正截面配筋率不小于0.65%的灌注樁，可根據(jù)靜載試驗(yàn)結(jié)果取地面處水平位移為10mm（對于水平位移敏感的建筑取水平位移6mm）所對應(yīng)的荷載的75%為單樁水平承載力特征值。對于樁身配筋率小于0.65%的灌注樁，可取單樁水平靜載試驗(yàn)的臨界荷載的75%為單樁水平承載力特征值。5.5.14當(dāng)缺少單樁水平靜載試驗(yàn)資料時(shí)，可按公式（36）估算樁身配筋率小于0.65%的灌注樁的單樁水平承載力特征值：式中：RL——樁基水平承載力特征值，單位為牛頓（Nα——樁的水平變形系數(shù)，按公式（37）取值；γm——樁截面模量塑性系數(shù)，圓形截面取2.0，矩形截面取1.75；ft——樁身混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；W0——樁身換算截面受拉邊緣的截面模量；νm——樁身最大彎矩系數(shù)，見表16；ρg——樁身配筋率；An——樁身換算截面積，圓形截面為，其中αE為鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值；ζN——樁頂豎向力影響系數(shù)，豎向拉力取1.0，豎向壓力取0.5；N——樁頂豎向拉力，即TA。表15樁身最大彎矩系數(shù)νm和樁頂水平位