山區(qū)大型水平軸風力機地基基礎風致動力響應研究.pdf

1、近年來我國許多大中城市頻繁出現(xiàn)嚴重的空氣質量問題，以煤炭為基礎的火力發(fā)電弊端日益凸顯，而水電的開發(fā)利用程度亦接近飽和，因此，以風電為代表的新能源成為了電力資源的有力補充。過去我國風資源的利用主要集中在三北地區(qū)及東南沿海一帶，為了縮小能源分布的地區(qū)差距，促進中部及南部地區(qū)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，這些山地和丘陵地區(qū)風電的開發(fā)也越來越受到國家的重視。然而，山區(qū)風力機地基基礎的設計理論仍然不夠完善，這已導致了多起因地基基礎設計不合理而引發(fā)的風力機倒塌

2、事故。因此，必須有針對性地就內(nèi)陸山區(qū)風電場殘坡積土地基與擴展基礎之間的相互作用展開研究，探討隨機風荷載作用下地基基礎的風致動力響應特性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對山區(qū)風力機的基底壓力、基礎沉降和塔筒應變等進行了現(xiàn)場測試，并對它們隨時間的變化和分布規(guī)律作了分析和總結。結果表明，在不同施工與運營條件下基底壓力可能表現(xiàn)為拋物線形分布或梯形分布，甚至為緩“N”形分布。實測上部結構傳下來的動荷載對基礎邊緣以內(nèi)基底壓力的動力放大系數(shù)達到1

3、.05，同時，實際基底壓力的分布形態(tài)與理想平面分布之間存在較大差異。根據(jù)對實測的大量基礎沉降數(shù)據(jù)的擬合，得到了用于基礎沉降預測的數(shù)學模型。⑵基于相似理論和量綱分析法，采用合理相似常數(shù)建立了山區(qū)風力機地基基礎的室內(nèi)1/10縮尺模型，并開展了隨機風荷載作用下風力機地基基礎動力響應的模型試驗。試驗表明，風力機的基底壓力、基礎應變、基礎位移和沉降等都受水平隨機風荷載明顯的動力影響，與只考慮脈動風變化的隨機荷載相比，同時考慮平均風周期變化和脈動風

4、隨機變化的荷載引起地基基礎產(chǎn)生更顯著的動力響應。⑶采用數(shù)值模擬方法對隨機風荷載作用下風力機地基基礎的受力和變形進行了分析，將計算結果與模型試驗數(shù)據(jù)相比較對數(shù)值模型作了驗證，最后用該數(shù)值模型開展了對風力機地基基礎動力響應的進一步研究。分析表明，11m/s隨機風荷載對風力機背風側基底壓力的放大系數(shù)為1.15~1.23，對背風側地基土應力的放大系數(shù)為1.16~1.24，引起背風側基礎下沉的放大系數(shù)高于1.12。同時，基礎傾覆是山區(qū)風力機地基基