山區(qū)大型水平軸風(fēng)力機(jī)地基基礎(chǔ)風(fēng)致動(dòng)力響應(yīng)研究.pdf

1、近年來我國(guó)許多大中城市頻繁出現(xiàn)嚴(yán)重的空氣質(zhì)量問題，以煤炭為基礎(chǔ)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(fēng)電為代表的新能源成為了電力資源的有力補(bǔ)充。過去我國(guó)風(fēng)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(jìn)中部及南部地區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，這些山地和丘陵地區(qū)風(fēng)電的開發(fā)也越來越受到國(guó)家的重視。然而，山區(qū)風(fēng)力機(jī)地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)理論仍然不夠完善，這已導(dǎo)致了多起因地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不合理而引發(fā)的風(fēng)力機(jī)倒塌

2、事故。因此，必須有針對(duì)性地就內(nèi)陸山區(qū)風(fēng)電場(chǎng)殘坡積土地基與擴(kuò)展基礎(chǔ)之間的相互作用展開研究，探討隨機(jī)風(fēng)荷載作用下地基基礎(chǔ)的風(fēng)致動(dòng)力響應(yīng)特性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對(duì)山區(qū)風(fēng)力機(jī)的基底壓力、基礎(chǔ)沉降和塔筒應(yīng)變等進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，并對(duì)它們隨時(shí)間的變化和分布規(guī)律作了分析和總結(jié)。結(jié)果表明，在不同施工與運(yùn)營(yíng)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(shí)測(cè)上部結(jié)構(gòu)傳下來的動(dòng)荷載對(duì)基礎(chǔ)邊緣以內(nèi)基底壓力的動(dòng)力放大系數(shù)達(dá)到1

3、.05，同時(shí)，實(shí)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(duì)實(shí)測(cè)的大量基礎(chǔ)沉降數(shù)據(jù)的擬合，得到了用于基礎(chǔ)沉降預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)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(fēng)力機(jī)地基基礎(chǔ)的室內(nèi)1/10縮尺模型，并開展了隨機(jī)風(fēng)荷載作用下風(fēng)力機(jī)地基基礎(chǔ)動(dòng)力響應(yīng)的模型試驗(yàn)。試驗(yàn)表明，風(fēng)力機(jī)的基底壓力、基礎(chǔ)應(yīng)變、基礎(chǔ)位移和沉降等都受水平隨機(jī)風(fēng)荷載明顯的動(dòng)力影響，與只考慮脈動(dòng)風(fēng)變化的隨機(jī)荷載相比，同時(shí)考慮平均風(fēng)周期變化和脈動(dòng)風(fēng)

4、隨機(jī)變化的荷載引起地基基礎(chǔ)產(chǎn)生更顯著的動(dòng)力響應(yīng)。⑶采用數(shù)值模擬方法對(duì)隨機(jī)風(fēng)荷載作用下風(fēng)力機(jī)地基基礎(chǔ)的受力和變形進(jìn)行了分析，將計(jì)算結(jié)果與模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比較對(duì)數(shù)值模型作了驗(yàn)證，最后用該數(shù)值模型開展了對(duì)風(fēng)力機(jī)地基基礎(chǔ)動(dòng)力響應(yīng)的進(jìn)一步研究。分析表明，11m/s隨機(jī)風(fēng)荷載對(duì)風(fēng)力機(jī)背風(fēng)側(cè)基底壓力的放大系數(shù)為1.15~1.23，對(duì)背風(fēng)側(cè)地基土應(yīng)力的放大系數(shù)為1.16~1.24，引起背風(fēng)側(cè)基礎(chǔ)下沉的放大系數(shù)高于1.12。同時(shí)，基礎(chǔ)傾覆是山區(qū)風(fēng)力機(jī)地基基