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第2 8 卷第4 期 水 电 能 源 科 学 Vol. 28 No. 4
2 0 1 0 年 4 月 Water Reso urces and Power Apr. 2 0 1 0
文章编号 : (2010)
风力发电机组桩基础的力学性能有限元分析
王炽欣 王 浩 梁瑞庆
(广东天联集团有限公司 咨询设计部 , 广东 广州 510600)
摘要 : 以陆丰甲湖风电场工程为例,构建了风力发电机组基础有限元模型 ,并分析了力学性能和大风荷载作
用下的受力特点 ,通过改变机组基础的底板厚度与基础环护壁厚等几何参数研究了发电机组基础受力变化 ,
获得了发电机组基础的最大 Von Mises 应力随基础的底板与基础环护壁厚的变化规律 ,为风机基础设计及优
化提出了可行性建议。
关键词 : 风力发电 ; 风力发电机组基础 ; 桩基础 ; 有限元分析 ; 设计优化
中图分类号: TM614 ; T K83 文献标志码 : A
风力发电机组的塔筒与基础构成电风力发电
机组的支撑结构 ,将风力发电机支撑于 60 ~100
m 的高空以获得充足、稳定的风力发电[ 1 ] 。由于
风力产生极大的倾覆力矩传于基础 ,增大了基础
受力的复杂性 ,给基础设计计算增加了难度。鉴
此 ,本文探索了风力发电机组的受力规律 ,为风力
发电机组基础设计及优化提供了可行性建议。
工程概况 图 1 桩平面布置图
Fig. 1 Pip e ic hnograp hy
陆丰甲湖风电场位于汕尾陆丰市南部湖东镇
沿海岸线一带 ,南面紧邻南海 ,本期工程装设 24
台风机 ,单机容量 2. 0 MW ,总装机容量 48 MW 。
设计荷载采用某风力发电机公司提供的 2. 0 MW
风力发电机 69 m 轮毂高度基础设计风荷载数
据。风机设计使用年限为 20 a ,风机基础设计使 ( )
图2 基础承台剖面 单位 :mm
( Fig. 2 Se c t ion of t he f ounda t ion c ap
用年限依据《风电机组地基基础设计规定 试
) [ 2 ]
行 》 要求为 50 a 。目前 ,常用的风机基础形式
主要有天然地基、复合地基及桩基三种基础[3 ,4 ] 。 有限元模型及分析
由于前两种基础对地质条件要求较高,本工程根
据厂家资料 ,风机基础在极限风荷载情况下弯矩 (
风机基础环为特种钢材料 ,混凝土 包括承台
值高达70 000 kN ·m 。考虑工程场地上部为松 )
和桩 标号为 C40 。采用大型商业有限元程序
散砂层 ,局部为软土 ,为确保风机的抗倾覆能力 , ANSYS 对两种类型风机桩基础建模分析 ,承台
( ) [5 ]
风机基础均采用桩基础 ,有两种类型 图 1
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