响水风电场海上测风塔设计与施工(2)

响水风电场海上测风塔设计与施工

邢占清,等∥响水风电场海上测风塔设计与施工

的基桩持力层。各土层抗压极限侧阻力标准值

qsik和极限端阻力标准值qpk见表1,工程水文条件

无需接桩,施工方便,但费用略高。钢管桩基础受力情况明确,抵抗极端工况的能力较强,尤其是海底洋流对钢管桩基础的影响较小,但其施工工艺较为复杂

和海上防腐要求较高。重力式基础结构简单,施工方便且较为经济,但其体型较大,在海洋中受到的各种作用力复杂,受力情况不明确,且存在海浪、洋流等淘刷作用,容易失稳或产生倾斜。综合考虑,海上测风塔采用钢管桩基础。213　设计参数及荷载组合

见表2。

表1　各土层抗压极限侧阻力标准值qsik

和极限端阻力标准值qpk

层号①

②③

岩土名称淤泥质粘土粉砂粉砂

抗压极限侧阻力标准值qsik/kPa

205576

极限端阻力标准值qpk/kPa

——

3500

,建设及运行期间,设计时必须考虑多0155kN/m作为运行

2

工况风压,12级台风(风压0179kN/m)为设计工况

2

风荷载,13级台风(风压为0198kN/m)为结构内力

2

表2　工程水文条件

编号

123

项目潮汐海流波浪

详细说明

平均高潮位4192m,平均低潮位1102m,3180m

以潮流为主,强浪向111m,最大浪高4校核工况风荷载。21311　风荷载

212　测风塔结构形式设计

常见的测风塔结构形式有自立式和拉线式两种。自立式测风塔塔体下部较宽,塔架材料用量相对较大,对基础要求也较高;拉线式测风塔受力较为合理,可靠性高,塔体截面小,塔架材料用量小,但拉线基础数量多,施工工艺复杂。本工程需考虑测风塔对过往船舶的影响,采用拉线式测风塔时其影响范围较大,且船舶在行驶过程中不易辨别拉线,影响船舶航行安全。因此,本工程选用自立式测风塔。

测风塔塔架可采用单根钢管、三角形桁架及四边形桁架等结构形式。单根钢管结构形式所需钢管直径大,迎风面积亦大,材料量大;三角形桁架结构形式较为稳定,塔架受风荷载作用较小,最为经济;四边形桁架结构形式较为稳定,一般情况下当三角形桁架不能满足受力及变形要求或不经济时,塔架可选用四边形桁架结构形式。根据近海风能特点及结构受力要求,本工程采用四边形桁架结构形式。

测风塔为高耸结构建筑物,一般采用桩基础或重力式基础等。适用于测风塔的桩基础有钻孔灌注桩、预制混凝土桩、钢管桩等。采用钻孔灌注桩时,需水下浇筑混凝土,且施工周期长;采用预制混凝土桩时,需考虑接桩,打入较难,且承台不宜采用钢结构,施工周期长;采用钢管桩时,桩长小于50m时

82

风荷载的标准值按下式计算

μμμr (1+μ(1)Wk=βW0 D Z s Z e)

考虑近海地区,按A类地貌考虑,风振系数按钢结构考虑βZ=117,风结构体型系数μs=016,风荷载扩大系数μe=0,风压高度变化系数μZ采用指数

α2形式,μ,α=0112,风重现期调整系数Z=(x/H)μr=110。

21312　波浪力

(JTJ213—98)计算波浪对根据《海港水文规范》

桩基或墩柱的作用,平台上的波浪荷载在性质上是动力的,但对于设计水深小于15m的近海平台,波浪荷载对平台的作用可以用其等效静力来分析,即只计算作用在固定平台上的静设计波浪力,忽略平台的动力响应和由平台引起的入射波浪的变形。波浪力采用莫力森公式计算

f=fD+fi=CD→

→

γW

D u|u|+2

πD4γCM W49t

(2)

式中,CD为阻力系数;CM为惯性力系数。

波浪力质点的水平方向运动速度u根据水深、波

长及波高确定,设计波浪要素中波列累积频率1%波高。根据不同的风荷载,选取相应的波浪参数计算设计波浪力。21313　潮流力

(JTJ213—98)计算设计流根据《海港水文规范》

水利水电技术　第40卷　2009年第9期