鋼質平臺海上測風塔基礎結構強度及穩定性分析

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(1.中國水電顧問集團中南勘測設計研究院，長沙 410014;2.大連理工大學 建設工程學部，遼寧 大連 116024)

風能是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，利用風力發電已經成為當今世界最主要的可再生能源技術之一。由于陸地上可開發的風資源越來越少，全球風電場建設已出現從陸地向近海發展的趨勢。進行海上風電開發首先需要收集近海區域海洋水文參數及風參數的數據。獲得這些數據的最直接、有效的方法就是建立海上測風塔。目前我國已建成的海上測風塔很少，可供借鑒參考的資料更少。本文針對三樁鋼質平臺海上測風塔基礎結構設計情況進行總結分析，為海上測風塔基礎設計提供參考。

1 環境荷載參數及荷載組合

1.1 環境荷載參數

在海上測風塔設計過程中考慮的荷載主要包括基礎自重，上部塔架荷載、波浪力、水流力、風荷載、冰荷載和地震力等[1]。本文對塔架荷載的考慮主要為上部塔架承受風荷載作用及其自重傳遞至塔架與基礎連接的法蘭部位的荷載。對于波浪力，本文對已收集到的測風塔海域的水文參數進行分析，分別計算波浪從0°、90°和270°入射時測風塔基礎的穩定性及強度。擬建測風塔海域水位及波浪要素見表1。

假定海流流速為1.14 m/s。對于冰荷載，根據《中國海海冰條件及應用規定》[2]，取擬建測風塔海域調查統計單層冰最大厚度35 cm，單軸無側限極限抗壓強度按50年一遇，取1.99 MPa。對于地震荷載，本文計算過程中按APIB譜計算，地面運動水平加速度取0.15g。……