无张力混凝土薄壁圆筒型风力发电机组基础计算分析

摘要

p&h无张力混凝土灌注桩基础是由没过地球公司设计的新型风力发电机组基础,并在美国货的发明专利(专利号5586417),目前已在美国广泛应用。2010年后,我国已留美博士霍宏斌为代表的公司为p&h无张力混凝土灌注桩基础稍加修改后在国内申请新型实用专利,并在部分风电场陆续推广应用。由于该基础经济性能优越,得到了国内许多开发商的青睐。在充分调研和深入研究的基础上,对p&h无张力混凝土灌注桩基础进行了优化,优化的关键点是取消内波纹钢筒,采用定型模板一次浇筑,并取名为“无张力混凝土薄壁圆筒型风力发电机组基础”。
　　本文对无张力混凝土薄壁圆筒型风力发电机组基础进行有限元数值模拟及结构优化设计,主要内容及结论如下:
　　(1)对《风电机组地基基础设计规定》(FD0032007)的荷载组合进行了梳理和总结。
　　(2)“无张力混凝土薄壁圆筒型风力发电机组基础”进行了分析。
　　(3)以某风电场工程为例,研究无张力混凝土薄壁圆筒型风力发电机组基础的适用性。
　　(4)采用有限元软件ANSYS建立了桩基础的有限元模型,分析“无张力混凝土薄壁圆筒型风力发电机组基础”在自重和风机塔架竖向荷载作用下承受力验算、抗倾覆验算、抗滑移验算和抗扭验算。
　　(5)通过对某3MW风力发电机组动力分析可知,风轮激励不会引起塔架共振,系统是安全的;在多遇地震情况下C40混凝土上部附加第一主应力最大约为0.25MPα,与静力计算结果叠加后C40混凝土中不会出现主拉应力,符合无张力混凝土薄壁圆筒型风力发电机组基础的设计要求。
　　(6)通过对某3WM风力发电机组基础高强预应力锚固螺栓疲劳分析可知,高强预应力固螺栓疲劳破坏的循环次数大于使用寿命的两倍,满足需求。

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目录

1 绪论

1.1 研究背景

1.2我国风机基础设计发展研究

1.3本文主要研究工作

2 基本资料

2.1 地质资料

2.2 荷载及其组合

3 理论设计

3.1 基础体型拟定

3.2 基础稳定性校验

4 三维有限元计算方法

4.1 计算软件简介

4.2 土体本构模型

4.3 接触问题

4.4 预应力施加方式研究

4.5 荷载施加方式研究

5 某3MW风力发电机组基础计算研究

5.1 某3MW风力发电机组基础计算模型

5.2 某3MW风力发电机组基础正常运行荷载工况计算分析

5.3 某3MW风力发电机组基础极端荷载工况计算分析

6 动力分析

6.1有限元分析原理

6.2某3MW风机基础动力分析

7 疲劳分析

7.1 疲劳分析方法

7.2 某3MW风机基础高强预应力锚固螺栓疲劳分析

8 结论

致谢

参考文献