風力發電塔架基礎優化設計及選型

何建華

摘 要：在風力發電塔架基礎優化設計與選型中，需明確具體的受力特點與原則，制定完善的優化設計方案，創新優化設計形式，保證能夠提升風力發電塔架基礎結構的穩定性與可靠性，滿足當前的質量要求。

關鍵詞：風力發電；塔架基礎；優化設計及選型

中圖分類號：TM614 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）05-0175-02

風力發電塔架基礎結構設計與選型應遵循可靠性高、體型計算合理、占地少、造價低的設計原則，對其結構進行合理的優化與配置，結合項目實際情況，全面提升設計水平，達到預期的設計目的。

1 風力發電機塔架基礎設計背景的實際分析

在我國實際發展的過程中，風能資源較為豐富，經過相關調查可以得知，我國在11m高度以內能夠利用地表的風電能源進行處理，資源大約在10億kW左右，且海上的能源為7.6億kW左右。近年來，且我國在風力發電方面，已經總結了先進的經驗，在國際上呈現領先發展形式，可以根據不同的地質情況、不同的區域，針對實際要求與特點等對其進行處理總結，提升風力發電塔架基礎優化設計水平。

2 機基礎優化設計及選型的必要性及意義

對于基礎結構優化設計而言，能夠起到優化工程量、減少投資、提高土地利用率，例如：在梁板式基礎優化設計的過程中，能夠減少混凝土與鋼筋的使用數量。同時，在優化設計的過程中，技術上可滿足結構要求，但由于施工難度相對其他基礎形式較高，對模板及鋼筋安裝較麻煩，施工周期較慢，在實際工程應用中使用不多。

3 優化設計措施

風機基礎是整個風電場土建建設的核心內容，其重要性對于整個風電場來說不言而喻，目前國內風機基礎形式主要有擴展基礎、梁板式基礎及巖石錨桿基礎三種。風機基礎主要承受大偏心荷載，同時承受360°的動力荷載。基礎形式的選擇需要根。風機布置較分散，每個機位的地質條件都有可能完全不同，因此，基礎設計的精細化尤為重要，需要根據不同的地質條件進行選型。如圖1所示。

目前，在風機基礎結構計算過程中，地震烈度在Ⅶ度以下地區，起控制作用的工況主要是極端荷載工況下，偏心距/底板半徑的比值，根據FD003-2007《風電機組地基基礎設計規定》，極端荷載工況下允許偏心距/底板半徑的最大比值為0.43，我們在基礎結構計算時，將這個比值控制在0.4～0.43之間的基礎半徑為最優半徑。地震烈度在Ⅶ度以上地區，起控制作用的工況主要是極端荷載工況和多遇地震工況下，偏心距/底板半徑的比值，要求分別為小于0.43和小于0.25。如表1所示。

在基礎配筋過程中，還應做好基礎環與基礎結構之間的連接工作，提升其可靠性，同時，重點注意基礎環周圍的應力集中情況，適當多配置縱向鋼筋，穿孔鋼筋盡量加強。

4 對風力發電塔架基礎進行合理的選型

在風機基礎選型的過程中，需根據山地區域、平原區域與丘陵區域的實際情況對風機基礎進行選型。對于晝夜溫差較大地區、持力層為基巖地區、持力層為黏土等區域，應根據具體的特點對其進行選型。

在實際選型中，需根據系統的實際運行特點，制定完善的選型管理方案，保證實際設計與選型滿足相關規定，提升選型正確性。在此期間，需將圓形的結構作為核心部位，如果風機的基礎結構彎矩較大，就要對其基底的分布合理考察，如果分布不均勻，就要更新選型方案，保證能夠符合相關規定[1]。

在實際選型的過程中，根據設計方案的技術特點與經濟性進行分析，對圓形塔架基礎結構與方形塔架基礎結構進行合理的分析，在明確具體特點與要求的基礎上合理處理問題。在風力發電塔架基礎結構優化設計中，相關設計人員應制定完善的管控方案，明確各方面設計特點與要求，逐漸提升自身管理與控制工作水平，優化管理機制。在實際選型期間，還要遵循因地制宜的工作原則，創建現代化的基礎結構設計方案，對其形式進行合理的分析，達到預期的管理目的[2]。

5 結語

圓形擴展基礎屬于傳統風機基礎形式，施工技術成熟，在大多數風電場廣泛應用。梁板式基礎演變于圓形擴展基礎，能夠減少混凝土用量，但施工較為復雜。相比于上兩種重力式基礎，巖石擴底錨桿基礎充分發揮了原狀巖體的力學性能，有效減少了基礎材料的用量，具有較好的經濟性。但是巖石擴底錨桿基礎對基巖的整體性、穩定性有較高要求，施工質量的優劣對基礎的承載能力也有較大影響。綜上所述，建議因地制宜，根據各機位的地質條件合理地選擇相應的風機基礎形式，保證基礎結構安全可靠，從在技術經濟方面來看，在施工技術趨于成熟的今天，推薦梁板式基礎替代傳統的擴展式基礎是必然趨勢。

參考文獻

[1]劉學新.執行《風電機組地基基礎設計規定》中所遇到的問題[C]//中國電機工程學會電力土建專委會2011年“低碳經濟與電力土建”學術交流會論文集.2011：139-141.

[2]邵帥.淺談新版《建筑地基基礎設計規范》[J].中國科技信息，2013，（2）：127.

[3]王躍磊，魯航線.GB50011-2010《建筑抗震設防范》對天津地區建筑抗震設計的影響[J].天津建設科技，2011，（2）：15-16.

[4]田利，郭劉潞，尹彥濤等.海上風力發電塔架直、間接作用的研究狀態及展望[J].工業建筑，2016，46（5）：131-138.