海上风电机组基础结构设计标准

海上风电机组根底构造设计标准〔初稿〕GuidelinesforDesigningOffshoreWindTurbineFoundationStructuresDRAFT2008120日ii/44目录前言 I1111.3.21.434444666778889916181818191920252525252526P-Y2627iiii/442929292930313131323233343535353637防腐系统的检查与维护39ii/44草了本标准〔初稿。API关标准、资料，具体各局部参考的标准如下：海上固定式采油的设计建筑阅历提出；〔除风机静荷载和动冰力荷载、钢构造设计、桩API标准确定；风机荷载依据中国机械行业标准: 风力发电机组设计要求〔JB/T10300-2001〕确定；建议的冰力计算方法。本标准〔初稿〕仅作为海上风电机组根底构造设计的建议。本标准〔初稿〕主要起草人：李华军、黄维平、王树青、张兆德、孟珣、石湘10/44引言总则一般要求1、本标准供给海上风力发电构造的设计原则和技术要求。2、本标准用于海上风电机根底构造的设计。3、本标准不包括机舱、转子、发电机、变速箱等风电机构件的设计。目标本标准给出了海上风电场构造设计的一般原则和指南。范围和应用1、本标准适用于全部类型的海上风力发电机的根底和支撑构造。2、本标准适用于整体构造设计，包括水下构造和根底，但不包括风机部件，如风机吊舱和转子等。3、本标准供给了以下内容：——环境条件——荷载与荷载组合——钢构造设计——桩根底设计——钢材料——构造数值计算与分析——腐蚀防护参考标准一般要求1.2.1中的标准包括了本标准中的一些参考标准，它们构成了本标准的局部条款。参考标准DNV-OS-J101JB/T10300-2001SY/T10030-2004SY/T10049-2004SY/T10008-2000SY/T10050-2004DNV-OS-B101DNV-OS-C101DNV-OS-C201DNV-OS-C401DNV-OS-C502支撑构造引言

1.2.1参考的标准和标准标题DNV标准:海上风电机组根底构造设计标准中国机械行业标准:风力发电机组设计要求自然气行业标准:海上固定平台的规划、设计和建筑的推举作法-工作应力设计法:海上钢构造疲乏强度分析推举作法:海上固定式钢质石油生产平台的腐蚀掌握自然气行业标准:环境条件和环境荷载标准DNV标准:金属材料DNV标准:海洋钢构造设计——荷载抗力法DNV标准:移动式海洋平台构造设计——工作应立法DNV标准:海洋工程构造装配和检测DNV标准:海洋工程混凝土构造1、大型海上风电场开发的根底构造可以依据它们根底类型、安装方法划分成：——桩基构造——重力根底构造——桶基构造——浮式构造23种根本构造：——单立柱构造——导管架构造——浮式构造3、将不同根底与上部构造组合可以产生具有不同类型的混合根底构造。单立柱根底直接连接，或者通过过渡段连接。桩和立柱均为圆柱形构造。是倾斜和振动，因此，对设计和施工的要求较高。3、这种类型的构造受到海底地质条件和水深的制约，适合于水深从0米到25米的海疆。单立柱三桩构造柱形钢管。根底宽度和桩的贯入深度取决于实际的环境和土壤条件。整体。3当构造承受自升式钻塔安装时要使用倾斜桩。420m~50m。三腿或四腿导管架构造风机规格大于单立柱三桩构造。220~50m。构造型式的选取一般要求风机荷载和地震荷载的影响。大的动力响应。3、风电机组根底构造还必需进展疲乏分析和屈曲分析，以及腐蚀疲乏问题。保证平稳地度过穿越频率。不同构造型式适用的水深范围1.4.1中列出了推举的不同根底构造形式适用的水深范围。1.4..1不同根底构造形式适用水深范围根底类型重力式根底单立柱构造浮式构造环境条件总则

水深(m)0~100~250~30>20>50风、浪、流、潮、冰和地震等。认，包括极端海况和正常操作海况。风1〔1〕11分钟的风速；的作用力计算3SY/T10030-2004的有关条款；波浪1HsTp来表示。必需经过足够长的时间周期。波浪和风的联系。4、当地的海面运动的谱密度可以由已有的波浪资料确定。5、在没有实测资料的状况下，海浪的谱密度函数可以用JONSWAP谱来表示， g2

5f

4

ffexp0.5

2pS f f5exp

f p 4 4 f p波浪频率，f=1/T；T——波浪周期；fp——谱峰频率，fp=1/Tp；Tp——谱峰周期；α——Phillips常数，5H2fS

pσ——谱宽参数，f≦fp时，σ=0.07；f>fp时，σ=0.09；γ——谱峰上升因子；TzTp，由下面的关系来确定，谱峰上升因子

T T5511HTH

p 3.6s T THHexp5.751.15 p ........假设...3.6 p 5HH s sHsTHs其中：Tp单位是秒，Hs单位是米。6、从当地已有资料获得的波浪参数Hs和Tp的长期概率分布可以用一般分布形式Weibull间里发生的频率。7Weibull分布F h1exph S 当F h表示任意t小时有效波高的分布时，每年最大有效波高的分布可以HS取为：

FH,max,1yearS

hFHS

hNt小时海浪间隔的个数，t=3时，N=2920。TRH

表示，表达式为：T 1TH F

11 TR大于一年。

S,Tr

H,max,1yearSR海流1Dopple效应。2、流速一般依据表层、中层、底层给出。3、海流主要有风成流、潮流和环流。数据必需有足够长的时间周期。5、必需相应地考虑海流随水深的变化。6、风电根底构造底部简洁腐蚀的地方，需要特别争论接近海底处的海流环境。7、没有具体的现场测量资料时，海流速度随水深的变化认为是vzvtide

zvwind

z其中 z≦0时，v

zv

hz1z 7tide

tide0

h

z1hz0v0

z v z 07wind0 h70v(z)——z处海流的总速度；到静水面的距离，向上为正；vtide0——静水面的潮流速度；vwind0——静水面的风成流速度；h——水深〔取正；ho——风成流的参考深度，ho=50m。水位潮和最低天文潮之差。据必需有足够长的时间周期。和风资料之间的这种联系。冰1、假设风电场所在海区可能形成冰或是可能有流冰，冰环境必需适当考虑。2、对于下面的海冰环境和性质要考虑相应的统计资料：——冰的特性和几何外形；——冰区密度和分布；——冰的类型〔浮冰、狭长的冰、冰排；——冰的机械性能〔u；——流冰的速度和方向；——冰厚。相应地考虑。无视。粗糙度的转变。6、冰厚是计算冰荷载的重要参数。冰厚确实定应当基于当地的冰数据，土壤调查和岩土资料地球物理测量和岩土调查。看场地布置和安装的容许误差。基或者每个地基的位置进展相应的评估。不再会影响到风机和支撑构造及根底的安全性和性能。5、土壤调查通常由下面的调查类型组成：——该点的地质调查——海床的地形调查——地球物理调查，土壤钻孔并进展现场测试——土壤取样并进展随后的试验室测试——在采样处进展测试，例如锥形穿透试验〔CPT〕面全部重要土层的岩土资料类型：——土壤分类和描述的资料；——实施要求的分析类型之后供给剪切强度和变形特性；——现场应力环境。的横向范围和这些土层中土壤特性的横向变化。每种试验要重复屡次，这样才能满足根底具体设计的需要。其它环境条件地震1、风电场海疆的地震活泼程度必需依据地震活动的历史记录，如地震发生的次数和量级，以此来进展评定。息来确定。查，这包括地质历史的争论和该地区发生的地震。工业操作相符合。盐度应当考虑海水的盐度对腐蚀的影响。温度1、高、低温度的极值表示成可能的最高值和最低值，各自有相应的重现期。2、当描述温度环境时，空气和海水的温度都要考虑。海生物的生长件上水的作用力。荷载及荷载组合总则组合状况。2、风机和支撑构造至少要满足IEC61400-1(风涡轮发电机系统标准——第一局部：安全要求)中给出的特定风工况的要求。固定荷载固定荷载是指平台适用期间，大小、位置或方向不会发生转变的荷载，如：——平台构造在空气中的重量——永久安装在平台上的设备和附属构造——作用在构造上的静水力活荷载生转变。例如：——人员的变化——起重机操作荷载——船舶撞击——与设备运行有关的荷载——可变的压舱物和设备荷载——存储的材料、设备、气体、液体和流体——救生艇2、对于海上风机构造，活荷载包括：——运动荷载〔actuationloads〕——效劳船只的撞击荷载3、运动载荷传动链机械刹车和瞬态载荷，以及偏转载荷。组合中。5环境荷载总则的荷载。包括：——风机荷载——由波浪和流产生的水动力荷载，包括拖曳力和惯性力——地震荷载——流致涡激荷载——潮汐效应——海生物生长——雪、冰荷载2SY/T10050-2004。风机荷载1、风机运行荷载风力发电机组运行时，其叶片上的风荷载和风机偏航引起的荷载通过构造DNV标准规定，海上风电机组根底构造设计应考虑风电机组的荷载。这局部荷载包括：风轮上的静风压引起的荷载、湍流和尾流引起的荷载、风力发电机偏航引起的荷载和风力发电机组的重力荷载等。载计算做出了具体的规定：正常运行荷载作用在风轮上的平均压力作用在风轮扫掠面积A上的平均压力p 由下式计算：H1p C V2H 2式中：CFB=8/9；——空气密度；Vr——额定风速。代入系数值并经量纲转换后得：

FBr式中：Vr的量纲为m/s。作用在塔架顶部的力为：

V2p rH 1800

〔kN/m2〕

F p AXH H利用气动力距风轮中心的偏心距ew来考虑湍流以及风斜流和塔尾流的影响：

e wR2w 2Vrmsw——任一方向风的极端风梯度，取msm

或风速梯度的1.5倍〔二值中取较小值〕。由于此偏心距而产生最大附加力矩为：M p AeYH H w或M p AeZH H we1扭矩MXH由最大输出功率P 确定：e1PM XH P式中：ω——风轮转动角速度；η——发电机和增速器的总效率系数。出功率为500W/m2及总效率系数η=0.7。P将η=0.7及Pe1〔kW〕代入得：PMXH式中：n——风轮转速，r/min。

14 e1n风机偏航荷载匀速转动荷载。启转当风机偏航时，偏航启动作用在塔架上的扭矩为：M p AeZT H w在偏转运动开头时，除扭矩外，还作用有塔架顶端的横向力：F m e&YT MMmM

——发电机和风轮的总质量；e ——总质量的质心位置距塔架的距离；M&——偏航角加速度。匀速偏转运动定加速持续时间为1s。此外，要使用偏航系统的角速度。对于装主动偏航系统的风力发电机组，角速度通常很小，可不考虑此荷载状况。在这些状况下，将作用下述荷载：F Zm e2XT MM式中：Z——叶片数量；

M ZI&YT BIB——叶片相对风轮轴的惯性矩；——偏航角速度载以及由风机的运转和风激运动产生的间接荷载。直接风激荷载包括：——空气动力轮机叶片荷载〔在运转，停顿、空闲，制动和启动时；——塔架和发电机舱的气动阻力。工作产生的荷载。——叶片上的动力荷载。随着叶片的转动，该荷载随时间不断变化；——由转动产生的地心引力和科里奥利力；——偏转引起的回转力；——风机的制动力。3、以下因素在风荷载的定义中应当予以考虑：中；——与回转轴有关的风流方向偏离，例如偏航误差；频荷载；用；——叶片螺距的不同导致的空气动力的不平衡和转子质量的不平衡；——气体的紊流和阵风；——由停顿导致的桨叶和边缘振动所引起的不稳定性应当避开；——阻尼；——风力涡轮机掌握器。风荷载1、风速的选取2.3.2条款。2、风力的计算1F C2 s

AV2式中：——风力〔；——空气的密度〔kg/m3；——物体的迎风面积——风速〔m/s；Cs——外形系数。3、外形系数和遮挡效应2.3.2e2.3.2f条款。波浪荷载1、在波浪荷载的计算中，应依据水深、环境条件级构造形式承受适宜的波浪理论；2、对于瘦长构造，如导管架构造构件和单桩构造，可用Morison方程求解波浪力。3、对于大尺度构造物，波浪运动因构造物的存在受到干扰，应当进展波浪绕射分析以确定局部〔压力〕及整体波浪荷载。4Morisonz处的竖直单元dz上的水平力表达如下：第一项为哪一项惯性力其次项是拖曳力。CD和C Mρ是水的密度，&zzM轴向上。因此，在海底处，z=-d，水深为d。5、作用于圆柱体上总的水平波浪力可由Morison方程沿高度z从-d到波浪顶端的积分得到。6、当构造物的尺寸接近波长时，如D>0.2λ，那么Morison方程不适用。惯性力将占主导地位，可由绕射理论计算得到。7、波浪简洁在构造物所在地或其四周发生裂开，那么在构造设计中应当考虑破和激破波之间有区分。三种类型波浪的动力学不同。8、在波浪荷载的计算中，可用增加构造构件外径的方法来考虑海生物的生长。流荷载1、单独流力的计算1F CDVV2 d2、与波浪同时消灭流速应与波浪的水质点速度矢量迭加，然后计算。3、流致涡激振动冰荷载1、静冰力计算Korzhavin-Afanasev公式〔K-A公式。K-A公式表达的静冰力为FImkdts c式中：I-嵌入系数，取值为I 5t1dm －桩柱外形系数，圆截面柱取0.9；k －桩柱与冰层的接触系数，一般取0.3；c－冰块试样的极限抗压强度，Pa；d m；t m。2、动冰力的计算F0

Fs

，T 为冰作用的周期，其影响条件是冰的破坏0,1L和冰的漂移速度U

ice

，T0,1

ice图3.1 DNV-J101建议的动冰力时程图示动冰力时程的表达式如下： 8F

0.2F

00.7T 7T0

0.1F F

0.17F0T0.1

(0.7T 0.1

T0.1

0.8T0.100.3F F0

0.8T

T

T0 2T0.1

0.1

0.1

0.1DNVL的模型：2〔1〕L1 D其中D是桩的外径，是 D2/(t)的函数由图3.2中确定，2W f其中， 是冰的弯曲强度， 是水的重度，t为冰的计算厚度。f W图3.2确实定 1 Et3 0.25〔2〕L12

2 (1v2)

Ev是冰的泊松比。 W L和冰的漂移速度U

ice

是相互独立的。冰L取值相对来说比较不确定，因此，在动力响应计算中要考虑范围相比照较广泛的冰周期T冰载荷作用下有足够的强度。

，以保证构造在0,13、群桩上的冰力乘以折减系数。4APIRP2N确定冰荷载。50年一遇5年一遇5年一遇50年一遇5年一遇5年一遇50年一遇50年一遇5年一遇50年一遇5年一遇50年一遇5年一遇50年一遇50年一遇平均水位表3.1 DNV表3.1 DNV荷载组合定义相关荷载效应特征荷载值的环境荷载类型和重现期极限荷载荷载联合风浪流冰水位最终极限状态注：最终极限状态下，风机处于停转状态。1、当风机设计的场所可能发生地震时，构造应当设计成具有抵抗地震荷载的能力。2、当风机建在易发生地震引发海啸的地带，那么海啸对构造的荷载效应也应当加以考虑。荷载组合荷载组合的原则利状况进展组合。在荷载组合过程中，应考虑荷载组合的合理性和可能性。对受水位影响的荷载，必需把水位作为一个组合条件考虑。荷载组合1.DNV-OS-J101推举的荷载组合2我国海疆的荷载组合3.2。3.2渤海和南海极端工况荷载组合组合工况组合工况风浪流冰150年一遇50年一遇50年一遇渤海210年一遇10年一遇50年一遇南海100年一遇100年一遇100年一遇3.3所示。3.3渤海和南海操作工况荷载组合组合工况组合工况风浪流冰1风机运转10年一遇10年一遇渤海2风机运转10年一遇10年一遇南海风机运转10年一遇10年一遇3、每次对包含风荷载效应奉献的荷载联合进展争论时，应当依据风机的两种不同状况假定来分析：——运转中的风机；——停顿状态〔空转和静止。设计时应当使用相应两种分析结果的最大荷载效应。瞬态荷载状况1、来自风机运转和掌握产生的鼓励荷载会产生瞬态风荷载。以下状况会产生瞬态荷载，应当加以考虑：——从停顿或闲置状态下的启动；——正常关闭；——紧急关闭；——正常故障大事：掌握系统的故障及电力网络连接的损失；——非正常故障大事：保护系统和电力系统故障；——偏航。210分钟平均风速。为了确定临界风速，例如，在瞬态荷载中产生最严峻荷载的风速，则应当考虑阵风、湍流、风向变化、风剪切、故障时间和梯度损失等因素。线性联合模式起作用，线性联合值可通过独立计算的特征波浪荷载效应和风荷载效应计算设计荷载效应。该联合可通过时间域内构造分析的特征联合荷载效应的模拟来实现，该时间域同时适用于风荷载和波浪荷载的模拟时间列。当瞬时风荷载与波浪荷载相联合时，应当考虑它们之间的不全都性。对于非轴对称支撑构造，应当假定最不利风荷载方向和波浪荷载方向。钢构造设计总则1、本章对风电机组根底构造中钢质圆管构件的设计作了规定，适用于钢材屈服强度σ<420N/mm2，构件径厚比D/t<120的圆管构件，局部屈曲公式的有效s范围是D/t<300，但厚度t≥6mm。许用应力应依据本章规定。)由于构造破坏而造成生命、财产损失和环境污染。大的变形和振动。4、钢构造承受许用应力法设计。许用应力许用应力的规定1、在工作环境条件及施工条件下，构件材料的许用应力应按表4.2.1规定。4.2.1应力种类抗剪

[σ][τ]

许用应力N/mm20.6σs0.4σs承压面承压面(磨平)[σ]d0.9σs注:σ钢材屈服强度,N/mm2。s-2、在工作环境条件下，对接焊缝的许用应力等于母材的许用应力。填角焊缝的0.4σs。许用应力值的提高在极端环境条件下，各种荷载组合后的构件许用应力可在表4.2.1的规定值根底上提高1/3；但计算所得截面，不得小于依据工作环境条件计算的截面。组合应力1、对于风电机组根底构造尤其是塔架，由于风机荷载的存在，其应力组合不同于一般的平台，需要考虑以下不同应力的组合：双向弯曲轴向压缩与双向弯曲2、在水深较大时还要考虑静水压力的影响，应力组合为：双向弯曲与静水压力轴向压缩、双向弯曲与静水压力圆管构件的强度4.4.1。4.4.1计算应力种类计算应力种类构件受力状况计算公式(MPa)轴向受拉或受压x NA在一个平面内受弯x 1.1MW轴向应力σNx轴向受拉或受压并在一个平面内受弯x 0.9AMW在两个平面内受弯M2M2xXW轴向受拉或受压并在两个平面内受弯N0.9M2M2X YxAW环向应力σ四周静水压力y受剪剪应力τ受扭受剪和受扭yy2t 6Dt2TD2tDt2Q2Q2TxyD轴向应力和剪应力折算应力σx轴向应力、环向应力和剪应力 22 x y x yM——计算截面的弯矩,N·mm；Mx、My——计算截面分别绕x轴和y轴的弯矩，N·mm；Q——计算截面的剪力，N；QQx 、xy轴的剪力，NQQx T——计算截面的扭矩,N·mm；p——设计静水压力，MPa；D——圆管平均直径，mm；t——圆管壁厚，mm；A——圆管截面积，mm2；W——圆管截面的剖面模数，mm3；Qx——计算截面最大轴向应力，N/mm2；Qy——计算截面环向应力，N/mm2；τN/mm2。构件的稳定性一般要求具有整体和局部稳定性。2、无加筋圆管,其几何参数应符合下式规定：D/tL/DD/t式中：L——结点或加强环之间的圆管长度,mm;D——圆管平均直径,mm;T——圆管壁厚,mm。起加强环作用的环筋,其剖面惯性矩Ir应满足下式要求：tLD2I r 8E

mm4圆管构件的许用长细比1、长细比由下式确定:Kl r式中：K——计算长度系数，按下表确定；l——构件长度,定为结点中心间距离,mm；r——构件的回转半径，mm；对于圆管取0.35D。构件计算长度导管架腿柱与桩构件计算长度导管架腿柱与桩灌水泥浆的组合截面1不灌水泥浆的导管架腿柱1垫片间不灌浆的桩1导管架撑杆主斜撑0.8K型斜撑0.8X型斜撑0.9次要水平撑杆0.7注:KX型撑杆,如平面无支撑,在结点上至少要有一对构件受拉,K=12、导管架受压构件的长细比,200。无加筋圆管构件的轴向曲线1、局部屈曲临界应力无加筋圆管当其径厚比D/t>60时，在轴向压力或弯矩作用下，应考虑管壁的局部屈曲而引起的失稳。当圆管的径厚比D/t>300，且t≥6mm时,应力及初始缺陷影响较大时，特别是对于高强度钢,也可能在弹性范围内产生局部屈曲。弹性屈曲时，其弹性局部屈曲临界应力 为：xe 0.6Et/D N/mm2xe式中：E——弹性模量，N/mm2。非弹性屈曲时，其非弹性局部屈曲临界应力xc为：xcksxe N/mm2式中：k——局部稳定系数，按下式计算：k1.640.234D/t式中：D——圆管公称直径，mm；t圆管壁厚，mm。2、整体临界应力无加筋圆管构件,可按下式验算整体稳定性：NA

s

c

N/mm2式中：N——轴向压力，N；A——圆管截面积，N/mm2；D/t>60时，应以局部屈曲临界应力s( 或 xe

,取小者)替代xc

，N/mm2； ——许用屈曲临界应力，N/mm2。c——整体稳定系数，由下式打算：2当 时, 2

00 1.670.2650

02当20

时,

11.9220式中： 0 s——构件的长细比； ——构件整体屈曲的临界应力等于钢材屈服强度的长细比,按下式计算：s22Ess0.9KlDEs对于圆管，可取0.9KlDEs0无加筋圆管构件在弯矩作用下的局部屈曲无加筋圆管构件在弯矩作用下，当D/t〉60时，可能产生局部屈曲，应按下式验算其弯曲应力：MW

N/mm2式中：M——构件的最大弯矩，N·mm；W——截面的剖面模数，mm3；对于圆管可取：WD2t4k——局部稳定系数。轴向压力和弯矩联合作用的稳定性1、无加筋圆管受轴向压力和弯矩的联合作用时,应满足下式要求:N

M21.5 x

y

N/mm2A W cN——轴向应力，N；MxMyxy轴的弯矩，N·mm；A——圆管截面积，mm2；W——圆管截面的剖面模数，mm3；——整体稳定系数。2、钢管桩一般可不进展整体稳定性计算，但受横向荷载作用的桩，同时又有很线性弹性根底上梁进展内力分析。D/t〉60时，应按下式验算局部稳定性：M2M2x y NM2M2x y

N/mm2x A W静水中无加筋圆管构件的稳定性计算1、圆管在外水压力作用下产生的环向压应力 ,应不超过环向的许用应力 ：h h h 2t h式中：p——设计静水压力，MPa；

hc N/mm2khk ——环向屈曲安全系数；工作环境条件，kh k =1.5；h

=2.0；极端环境条件， ——环向屈曲临界应力，N/mm2。hchc步骤确定：he①按下式计算弹性环向屈曲应力 ：he

可由以下0.9E D 0.9E D he ②确定环向屈曲临界应力hc：当 0.5时， = N/mm2he h hc he当0.5 2时， 0.4 0.2 N/mm2s he s hc s he2、当轴向拉力和外水压力共同作用时，圆管构件应满足以下公式： 2

2 h

0.6

h1.0 h h式中： 0.5，N/mm2；x a b h其中： ——轴向应力确实定值，N/mm2；a ——弯曲应力确实定值，N/mm2；b ——环向应力确实定值，N/mm2。h3、承受轴向压力和外水压力共同作用的无加筋圆管构件，在下述两个环境条件下，应同时满足公式要求：工作环境条件：x4 xhe2

h

2 1.0xe he x2 1.0x

hexc2h 1.0hhc式中： 0.5，N/mm2。x a b h极端环境条件：3 2xhhexh2 xe he

1.0he 1.5xxc1.5hhc

1.01.0桩根底设计一般规定响应的影响。并在根底设计中加以考虑。应对风电机组根底构造所在海疆的海床冲刷状况进展调查,设计时应加以考虑。前进展争论并做出规定。桩体壁厚确实定t。t按下式计算：t=6.35+D/100mmD---桩径，mm。桩体分段确实定度和稳定性、现场焊接条件以及土质状况等因素。桩体的构造要求1、在桩顶和桩尖处,一个桩径长度范围内的桩壁厚度,必要时应加厚最小壁厚的1.5倍。2、钢管桩在泥面处厚壁段的上下均应留有适当富有长度，以适应桩体实际入土1m左右的余量，以备因锤击损伤后，将此长度割去。〔或套管〕之间的环形空间，一般宜用水泥浆充填，以实现钢桩〔或套管〕之间的荷载传递。应当设置定位块在桩和其四周构造之间器或其它方法尽量避开泥土侵入环行空间。横向荷载下桩基计算土体扰动的影响等因素。2P应按下式计算求得：P=-EsyN/mm2s式中：E——计算点的土抗力模量,MN/m3，其值随土质、深度和位移而变；sy——计算点的桩侧位移，mm。3、土抗力模量一般公认的线性假定确定土抗力模量。P-y曲线为依据，取其割线斜率作为土抗力模量。P-y曲线1、P-y曲线的线型与土质、深度及荷载性质等有关。一般应依据现场或室内试P-y曲线。2P-y曲线砂性土分为浅层土和深层土，浅层土和深层土的极限土抗力转折点深度XR按下式计算：

X 3 2R C1

D mm式中：C、C、C——系数，以为参数；1 2 3——砂性土内摩擦角，deg；D——外径，mm。x<XR时,为浅层土;x≥XR时,为深层土。砂性土的桩侧极限土抗力随深度不同变化，浅层土和深层土极限土抗力Pu分别由下式计算：浅层土：深层土：

P u 1

xC2

N/mP Cu

Dx N/m——土体有效容重，MN/m3；x——土外表下计算点深度,mm。3P-y曲线硬粘土(c>96KPa)P-yP-y曲线阅历证前方可承受。桩的轴向承载力一般要求确定桩的轴向承载力有以下几种方法：现场试桩；静力公式；桩的动力公式(基于波传播理论的公式)；地区性的半阅历公式。种方法综合确定。受压桩的极限承载力Qd可用下式计算：Q Qd f

Q fAp i

qA KNpQf——桩侧摩阻力，kN；(应不大于土塞承载力)，kN；i层土的单位面积侧摩阻力，KPa；——第i层土中的桩侧面积，m2；Q——单位面积桩尖阻力，KPa；Ap——桩尖毛面积，m2。2fq按以下选取：f可按下式计算:f=acKPa式中：a——系数，a1.0；KPa。a可按下式计算：当1.0a0.50.5当1.0a0.50.25式中：c/p0p0——有效上复压力，KPa。粘性土中桩的单位面积桩尖阻力q取桩尖处土的不排水抗剪强度c的9倍。3fq按以下选取：f可按下式计算：fkptg0 0式中：k0——土层的侧压力系数，一般为0.5~1.0；p0——有效上复压力，Kpa；——桩土间摩擦角(度)。砂性土中的单位面积桩尖阻力q可按下式计算：qpN0 q式中：Nq——阻力系数，可参考表5.7.1选用。5.7.1砂土类型内摩擦角Φ桩土摩擦角δNq砂35º30º40粉质砂土30º25º20砂质粉土25º20º12粉土20º15º8注：此表值用于中密——密实的砂性土。计算砂性土中的单位面积侧摩阻力f和单位面积桩尖阻力q时，应考虑土质及埋深等状况，并应符合以下条件：f≯100KPaq≯10MPa4中的贯入深度应为2~3倍桩径，并且桩尖离该土层底线约3倍桩径，以防桩尖刺入软土层。假设达不到上述距离要求，则对桩尖阻力应作修正。受拉桩的极限抗拔力计算1、计算受拉桩的极限抗拔力时，一般假定桩尖阻力为零，且可考虑桩体有效重量的影响。2、粘性土中抗拔桩的单位面积侧摩阻力。3、砂性土中抗拔桩的单位面积侧摩阻力小于受压桩的值。安全系数1、桩基的容许承载力为极限承载力除以安全系数。所用安全系数应符合表5.7.2规定。5.7.2设计环境条件 荷载状况风电机组根底构造上固定荷载加相应的最大活荷载

K工作环境条件 2.0风电机组根底构造上固定荷载加相应的最小活荷载风电机组根底构造上固定荷载加相应的最大风电机组根底构造上固定荷载加相应的最大极端环境条件活荷载风电机组根底构造上固定荷载加相应的最小活荷载1.5群桩效应一般要求8倍桩径时，应考虑群桩效应。对横向承载力的影响18倍桩径时，横向荷载作用下的荷载—变形关系应考虑群桩效应的影响。2、对于埋置于粘性土或无粘性土中的桩，在正常状况下，群桩的变形要大于单土壤的剪切强度、刚度模量等因素随深度的变化。对轴向承载力的影响8变形特性的影响。在砂性土中，可不考虑群桩效应对承载力的影响。钢材料总则本章主要介绍在海洋钢构造的设计和建筑中钢材的选择和检验原则。设计温度1、设计温度作为钢材等级选择依据的参考温度。设计温度应当依据最低日平均温度确定。2、全部局部低温冷藏或其他低温环境降低工作温度的地方，应当考虑这些因素对最小设计温度的影响。3、漂移装置的设计温度不应超过不同构造局部定义的钢材最小工作温度。4、最低水线以上的外部构造应依据与装置运行处的最低日平均温度一样的工作温度进展设计。5、对于不同构造构件，设计温度的具体规定将在构造标准中给出。6、最低水线以下的构造不需要依据0℃以下的工作温度进展设计。假设有足够的依据可以说明最低平均温度适用于相应的实际水深，可承受较高的工作温度。70℃以下的工作温度进展设计。8、对于固定装置，最低天文潮以上的构造材料应依据低于最低日平均温度的工作温度进展设计。9、最低天文潮以下的构造材料不需要依据0℃以下的工作温度进展设计。假设有足够的依据可以说明最低平均温度适用于相应的实际水深，可承受较高的工作温度。构造分类1、构造分类的目的，是确保有足够的材料强度和适宜的检验方法来避开脆性断裂，检验的目的也是消退在构造服役内中可能造成疲乏裂纹的缺陷。2、构件依据以下标准划分构造类别：——依据破坏后果确定构件的重要性。——和可能存在的焊接缺陷或疲乏裂纹一起引起脆性断裂的构件应力状态。36.3.1给出的原则确定。6.3.11〕构造分类特别构造主要构造次要构造

构造分类的原则破坏后产生严峻后果且处于可能增加脆性断裂的2〕破坏后产生严峻后果的构造局部破坏后不会产生严峻后果的构造局部构造分类的打算因素例如在第一章的表格B1所列构造标准中给出简单节点处于二维或三维应力状态，当存在缺陷、低断裂韧性的材料及拉应力时会造成脆性断裂46.3.2。6.3.2检验分类检验等级检验等级ⅠⅡIII构造等级特别构造主要构造次要构造5、两构件之间的焊接应依据两构件中高等级的来确定焊接类别。对于加强板，III6、假设通过试验可以评估建筑的质量，或者假设依据已有阅历保证好的质量，III标准。7、在主要和次要构造类别中疲乏掌握的构件要依据I级检测标准进展检验。I构造用钢1、钢材等级的后续要求取决于板厚，这些要求以建筑时的名义厚度为根底。2CharpyV形缺口试验得到的韧性取决于设计温度、构造分类和构件厚度。3、特别状况下，材料的韧性也可以通过断裂力学试验进展确定。抵抗层状撕裂的力量，Z向特性。5、每一个强度分组都包含两种钢材等级：—一般焊接性钢材—改进焊接性钢材材等级的应用是一样的但是改进焊接性钢材的化学成分更低，焊接性更好，焊接后可进一步降低韧性。这些等级的最小屈服应力为 500N/mm2。6、设计时选择钢材可以高于最低要求，但不应在施工时要求更严。0℃以上设计温度的钢材都需要特别留意。构造分析计算总则质之间的相互作用。并应留意海底冲刷的变化状况。2、计算内力时通常承受三维计算模型。状况之一时要进展动力分析，作为静力分析的补充和校核。0.98m/s2,应作地震响应的总体分析。当风电根底构造受冰载时，要留意冰荷载的动力影响。动力响应时，应作动力分析；当风电根底构造的固有频率接近所在海疆中具有主要能量的波重量频率时，应作动力分析。4、应考虑由交变应力引起的疲乏问题。构造建模坐标系X、Y轴，Z轴数值向上，坐标原点可以依据构造的对称性来选取。材料特性1、一个模型中要用到不同的材料，要检查以确保材料的安排正确。2、建议统一用国际单位来设置材料的特性参数。单元类型导管架等，承受板壳单元模拟甲板，而实体单元用来模拟细部构件。3个自由度，实体模型的网格化将划分的比梁或壳单元更密。桩土相互作用1、模型应用的边界条件越接近实际越好。在建模时应承受合理的桩土相互作用模型来模拟根底的作用，分析中可以承受P-Y、T-z等曲线来模拟侧向、轴向承载力。2、应考虑海底冲刷对构造承载力的影响。静强度分析目的校核风电根底构造的强度和刚度。构造计算模型1、风电根底构造通常可模拟为具有梁单元的空间构造。接点一般应设结点，设计泥面以下如设假设干弹簧支点也应为结点。34、附属件如立管、扶梯、靠船构件等在构造整体分析中通常不予考虑。5、考虑导管架构造的边界条件时，应留意以下几点：线性影响。式计算：pE(x)y kPas式中：p——桩侧横向土抗力，mm；E(x——土抗力模量，MN/m3,x的函数。s为简化计算，初步设计时，可将桩的下部模拟为一刚性固定端，刚性固应按地质条件打算。T值可按以下阅历公式确定：对淤泥 T=〔7~8.5〕D，m；对硬粘土 缺乏土壤资料时T=6D，m。D——桩外径，m。静力分析评价1SY/T10030-2004中的有关规定。2动力分析目的核风电根底构造在动力荷载作用下的强度和刚度。计算模型构件〔如隔水套管〕所产生的影响。2、建立计算模型时，应考虑构造的简单性和分析的目的与内容。如为确定构件〔例如计算地震响应时，可用一个反映构造整体动力特性的简化模型。3、总体动力分析时，构造的局部振动可以无视。4、计算动力荷载时，风电根底构造本身运动引起的阻力一般可以无视。5、冰的积聚和海生物的应予以考虑。6、各构件的自身质量、构件内部可能有的质量以及附加质量可堆聚在各个结点去非主振方向的质量，以简化质量矩阵为对角阵。7、甲板上荷载的质量分布可能在肯定范围内变化，应对最不利条件予以考虑。80.020~0.050。自由振动ω和相应的振型的个数应能保证振型分析中的精度需要。构造响应确实定1、构造响应确实定可用时域分析法和频域分析法。2、随机荷载引起的构造响应可用频谱分析法，求得响应的统计值。风机高耸构造的动力分析1、对风电根底构造这样的高耸构造，必需进展动力分析，在分析时，要考虑阵风的动力响应。2、对风机构造，还应考虑甲板加速度的影响。地震响应分析1、地震响应分析可承受地震响应谱或时程法进展分析。2100%，对与此主轴相垂直的水平方向取70%，对与水平面垂直的方向取50%，用这三个方向的地震引起的惯性力与固定荷载和相应的活荷载相组合，同时作用在构造上，作为静力问题对风电根底构造进展分析。疲乏分析一般要求1、海上平台构造应考虑交变荷载作用下的疲乏效应。疲乏分析通常包括简化分析和具体分析两种方法。2、对于有海生物严峻附着的导管架，必需考虑由于海生物所增大的波浪作用对管结点的疲乏影响。简化的疲乏分析1、对于自振周期低于3s、水深小于122m、韧性钢材建筑的超静定构造框架，其管结点可用简化的疲乏分析方法。2SY/T10030-2004中的有关规定。具体的疲乏分析1、对于自振周期大于3s或水深大于122m，或构造类型的不同，或承受屈服强度大于360N/mm2强度钢材的导管架平台，或者波浪循环荷载的长期分布较严峻海疆内的平台都应进展具体的疲乏分析。2SY/T10030-2004中的有关规定。防腐总则适用范围1、本章规定适用于风电根底构造内外外表的防腐。定义1、飞溅区：平台在潮汐和波浪作用下干湿交替的区间。飞溅区的范围为自最高天文潮位以上波高〔为50年一遇的平均波高〕的2/3，至最低天文潮位以下波高的1/3。2、大气区：平台在飞溅区以上的局部。3、全浸区：平台在飞溅区以下包括插入土中的局部。4、腐蚀裕量：在设计强度以外，为补偿腐蚀损耗而增加的构件厚度。防腐系统护的可能以及技术经济效果等因素确定。2难于承受涂层保护时，可承受镀层保护。3、飞溅区的构造，应承受特种防腐系统加以保护。蚀量以及防腐系统的保护效率来确定。6n构造的腐蚀裕量不小于n/15(mm)，飞溅区构造的腐蚀裕量不小于n/3(mm)。涂层与镀层保护外表