风电机组地基基础设计规定FD003doc.docx
- 文档编号:29496785
- 上传时间:2023-07-24
- 格式:DOCX
- 页数:152
- 大小:512.49KB
风电机组地基基础设计规定FD003doc.docx
《风电机组地基基础设计规定FD003doc.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《风电机组地基基础设计规定FD003doc.docx(152页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
风电机组地基基础设计规定FD003doc
1范围
1.0.1本标准规定了风电场风电机组塔架地基基础设计的基本原则和方法,涉及地基基础的工程地质条件、环境条件、荷载、结构设计、地基处理、检验与监测等内容。
1.0.2本标准适用于新建的陆上风电场风电机组塔架的地基基础设
计。
工程竣工验收和已建工程的改(扩建)、安全定检,应参照本标准
执行。
1.0.3风电场风电机组塔架的地基基础设计除应符合本标准外,对于
湿陷性土、多年冻土、膨胀土和处于侵蚀环境、受温度影响的地基等,尚应符合国家现行有关标准的要求。
1
2规范性引用文件
下列标准中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用标准,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些标准的最新版本。
凡是不注日期的引用标准,其最新版本适用于本标准。
GB18306中国地震动参数区划图
GB18451.1风力发电机组安全要求
GB50007建筑地基基础设计规范
GB50009建筑结构荷载设计规范
GB50010混凝土结构设计规范
GB50011建筑抗震设计规范
GB50021岩土工程勘察规范
GB50046工业建筑防腐蚀设计规范
GB50153工程结构可靠度设计统一标准
GB60223建筑工程抗震设防分类标准
GB50287水力发电工程地质勘察规范
GBJ146粉煤灰混凝土应用技术规范
FD002—2007风电场工程等级划分及设计安全标准
DL/T5082水工建筑物抗冰冻设计规范
JB/T10300风力发电机组设计要求
JGJ24民用建筑热工设计规程
JGJ94建筑桩基技术规范
JGJ106建筑基桩检测技术规范
JTJ275海港工程混凝土防腐蚀技术规范
2
3总则
3.0.1为统一风电场风电机组塔架地基基础设计的内容和深度,特制
定本标准。
3.0.2风电机组地基基础设计应贯彻国家技术经济政策,坚持因地制
宜、保护环境和节约资源的原则,充分考虑结构的受力特点,做到安
全适用、经济合理、技术先进。
3.0.3本标准的地基基础设计采用极限状态设计方法,荷载和有关分
项系数的取值应符合相关规定,以保证在规定的外部条件、设计工况
和荷载条件下,使风电机组地基基础在设计使用年限50年内安全、正
常工作。
3
4术语
4.0.1风电场windpowerstation
由一批风力发电机组或风力发电机组群组成的电站。
通常称为风
电场。
4.0.2风力发电机组windturbinegeneratorsystem(WTGS)
将风的动能转换为电能的系统。
4.0.3地基subgrade
支承基础的土体或岩体。
4.0.4基础foundation
将上部结构的各种荷载传承到地基上的结构物。
4.0.5基本组合fundamentalcombination
承载能力极限状态计算时,永久作用和可变作用的组合。
4.0.6偶然组合accidentalcombination
承载能力极限状态计算时,永久作用、可变作用和一个偶然作用
的组合。
4.0.7标准组合characteristic/nominalcombination
正常使用极限状态计算时,采用标准值荷载的组合。
4.0.8参考风速referencewindspeed
用于确定WTGS级别的基本极端风速参数。
与气候相关的其他设
计参数均可由参考风速和其他基本等级参数计算得到。
4.0.9极端风速extremewindspeed
Ts内的平均最高风速,它可能是N年一遇(重现周期N年)。
GBl8451.1采用的重现周期N=50年和N=1年,采用的时限T=3s。
4.0.10设计载荷状态designloadcase(DLC)
各种可能的设计状态与引起构件载荷的外部条件的组合。
4.0.11荷载修正安全系数modifiedsafetyfactorofload
考虑风电机组塔架基础所受上部结构的荷载不确定性和荷载模型
4
偏差等因素而采用的修正安全系数k0,其值为1.35。
4.0.12地基承载力特征值characteristicvalueofsubgrade
bearingcapamty
荷载试验测定的地基土压力变形曲线线性变形段内规定的变形所对应的压力值,其最大值为比例界限值。
4.0.13单桩竖向极限承载力标准值uhimateverticalbearingcapacity
ofsinglepile
单桩在竖向荷载作用下到达破坏状态前或出现不适于继续承载的
变形时所对应的最大荷载。
它取决于土对桩的支承阻力和桩身承载力。
4.0.14单桩竖向承载力特征值characteristicvalueofthevertical
bearingcapacityofasinglepile
单桩竖向极限承载力标准值除以安全系数后的承载力值。
4.0.15地基变形允许值allowablesubsoildeformation
为保证建筑物正常使用而确定的变形控制值。
4.0.16标准冻深standardfrostpenetration
在地面平坦、裸露、城市之外的空旷场地中不少于10年的实测最
大冻深的平均值。
4.0.17基础环foundationstuboftubulartower
用于塔筒与塔筒基础连接的预埋连接件。
4.0.18轮毂高度hubheight
风力发电机组风轮扫掠面积中心距地面的高度。
4.0.19塔架tower
基础以上支撑风力发电机组的高耸结构。
4.0.20扩展基础spreadfoundation
由台柱和底板组成使压力扩散的基础。
4.0.21桩基础pilefoundation
由设置于岩土中的桩和连接于桩顶端的承台组成的基础。
4.0.22岩石锚杆基础rockfoundationwithanchorbars
5
在岩石地基上,靠岩石锚杆、混凝土承台和岩石地基共同作用的
基础。
4.0.23土岩组合地基soil-rockcompositesubgrade
在地基主要受力层范围内,存在石芽密布并有出露的地基、大孤
石或个别石芽出露的地基。
4.0.24地基处理groundtreatment
为提高地基的强度、刚度和稳定性而采取的处理措施。
4.0.25复合地基compositesubgrade,compositefoundation
由地基土和部分土体被增强或被置换而形成的增强体共同承担荷
载的人工地基。
6
5基本规定
5.0.1根据风电机组的单机容量、轮毂高度和地基复杂程度,地基基
础分为三个设计级别,设计时应根据具体情况,按表5.0.1选用。
表5.0.1
地基基础设计级别
设计级别
单机容量,轮毂高度和地基类型
单机容量大于
1.5MW
1
轮毂高度大于
80m
复杂地质条件或软土地基
2
介于1级、3级之间的地基基础
单机容量小于
0.75MW
3
轮毂高度小于
60m
地质条件简单的岩土地基
注1:
地基基础设计级别按表中指标划分分属不同级别时,按最高级别确定。
注2:
对1级地基基础,地基条件较好时,经论证基础设计级别可降低一级。
5.0.2风电机组地基基础设计应符合下列规定:
1所有风电机组地基基础,均应满足承载力、变形和稳定性的要
求。
21级、2级风电机组地基基础,均应进行地基变形计算。
33级风电机组地基基础,一般可不作变形验算,如有下列情况之一时,仍应作变形验算:
1)地基承载力特征值小于130kPa或压缩模量小于8MPa。
2)软土等特殊性的岩土。
5.0.3风电机组地基基础设计前,应进行岩土工程勘察,勘察内容和
方法应符合GB50021的规定。
5.0.4风电机组基础型式主要有扩展基础、桩基础和岩石锚杆基础,
具体采用哪种基础应根据建设场地地基条件和风电机组上部结构对基
础的要求确定,必要时需进行试算或技术经济比较。
当地基土为软弱
7
土层或高压缩性土层时,宜优先采用桩基础。
5.0.5根据风电场工程的重要性和基础破坏后果(如危及人的生命安
全、造成经济损失和产生社会影响等)的严重性,风电机组基础结构
安全等级分为两个等级,见表5.0.5。
表5.0.5
风电机组基础结构安全等级
基础结构安全等级
基础的重要性
基础破坏后果
1级
重要的基础
很严重
2级
一般基础
严重
注;风电机组基础的安全等级还应与风电机组和塔架等上部结构的安全等级一致。
5.0.6风电机组地基基础设计应进行下列计算和验算:
1地基承载力计算。
2地基受力层范围内有软弱下卧层时应验算其承载力。
3基础的抗滑稳定、抗倾覆稳定等计算。
4基础沉降和倾斜变形计算。
5基础的裂缝宽度验算。
6基础(桩)内力、配筋和材料强度验算。
7有关基础安全的其他计算(如基础动态刚度和抗浮稳定等)。
8采用桩基础时,其计算和验算除应符合本标准外,还应符合
GB50010和JGJ94等的规定。
5.0.7鉴于风电机组主要荷载——风荷载的随机性较大,且不易模拟,
在与地基承载力、基础稳定性有关的计算中,上部结构传至塔筒底部
与基础环交界面的荷载应采用经荷载修正安全系数(k0)修正后的荷
载修正标准值。
k0取1.35。
5.0.8材料的疲劳强度验算应符合GB50010的规定。
5.0.9应对制造商提出的基础环与基础的连接设计进行复核。
5.0.10根据基础的受力条件和上部结构要求,视风电机组制造商的要
8
求对地基基础的动态刚度进行验算。
5.0.11抗震设防烈度为9度及以上,或参考风速超过50m/s(相当于50年一遇极端风速超过70m/s)的风电场,其地基基础设计应进行专门研究。
5.0.12受洪(潮)水或台风影响的地基基础应满足防洪要求,洪(潮)水设计标准应符合FD002-2007的规定。
5.0.13对可能受洪(潮)水影响的地基基础,在基础周围一定范围内应采取可靠永久防冲防淘保护措施。
9
6地基特性
6.1岩土的分类
6.1.1风电场风电机组基础地基的岩土体可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和人工填土等。
根据地质成因,土也可分为残积土、坡
积土、洪积土、冲积土、淤积土、冰积土和风积土等。
6.1.2岩石地基除应确定岩石的地质名称和风化程度外,尚应进行岩石坚硬程度、岩体完整程度和岩体基本质量等级的划分。
6.1.3岩石的坚硬程度、岩体完整程度和岩体的基本质量等级的划分应符合表6.1.3-1~表6.1.3-3的规定。
表6.1.3-1岩石坚硬程度分类
坚硬程度坚硬岩中硬岩较软岩软岩极软岩
饱和单轴抗压强度
Rb>6060≥Rb>3030≥Rb>1515≥Rb>5Rb≤5
Rb(MPa)
表6.1.3-2岩体完整程度分类
岩体完整程度完整较完整完整性差较破碎破碎
完整性指数>0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15<0.15
注:
完整性指数为岩体纵波速度与岩块纵波速度之比的平方,选定岩体和岩块测定波速时,
应注意其代表性。
表6.1.3-3岩体基本质量等级分类
类型岩体特性
I坚硬岩,新鲜一微风化,岩体完整,整体状或巨厚层状结构
坚硬岩,微风化,岩体较完整,块状或次块状、厚层状结构
Ⅱ中硬岩,新鲜,岩体完整,整体状或巨厚层状结构
坚硬岩、弱风化,岩休完整性差,次块状、镶嵌状、中厚层状或互层状结构
Ⅲ中硬岩,微风化,岩体较完整,块状或次块状、厚层、中厚层状或互层状结构
较软岩,微风化一新鲜,岩体完整,整体状、块状、巨厚层状或厚层状结构
10
续表
类型岩体特性
坚硬岩,弱风化一强风化,岩体较破碎,碎裂或块裂结构,互层或薄层状结构
中便岩,弱风化,岩体完整性差,互层状或薄层状、碎裂或块裂结构
Ⅳ
较软岩,微风化~弱风化,岩体较完整,中厚层状、互层状或薄层状结构
软岩,新鲜一微风化,岩体完整~较完整,厚层状或中厚层状结构
坚硬岩~中硬岩,强风化,岩体破碎,散体结构
V较软岩~软岩,强风化,岩体较破碎,薄层状,块裂或碎裂结构、散体状结构断层破碎带
6.1.4当缺乏饱和单轴抗压强度试验资料时,可按附录A表A.0.1和
表A.0,2划分岩石的坚硬程度和岩体的完整程度。
岩石的风化程度和岩体的结构类型的划分可按附录B、附录C进行。
6.1.5当软化系数不大于0.75时,应定为软化岩石;当岩石具有特殊
成分、特殊结构或特殊性质时,应定为特殊性岩石,如易溶性岩石、膨胀性岩石、崩解性岩石、盐溃化岩石等。
6.1.6碎石土为粒径大于2mm的颗粒含量超过总质量50%的土,并按表6.1.6可进一步划分为漂石、块石、卵石、碎石、圆砾和角砾。
表6.1.6碎石土分类
土的名称
颗粒形状
颗粒级配
漂石
圆形及亚圆形为主
200mm的颗粒含量超过总质量的
50%
粒径大于
块石
棱角形为主
卵石
圆形及亚圆形为主
20mm的颗粒含量超过总质量的
50%
粒径大于
碎石
棱角形为主
圆砾
圆形及亚圆形为主
2mm的颗粒含量超过总质量的
50%
粒径大于
角砾
棱角形为主
注;定名时,应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定。
6.1.7碎石土的密实度宜根据修正后的圆锥动力触探锤击数按表
11
6.1.7-1或表6.1.7-2确定,也可根据附录D的规定定性鉴别。
表6.1.7-1
碎石土密实度按N63.5分类
重型动力触探锤击数N63.5
密实度
重型动力触探锤击数N63.5
密实度
N63.5≤5
松散
10 中密 5 稍密 N63.5>20 密实 注;本表适用于平均粒径不大于 50mm, 且最大粒径小于 100mm的碎石土 表6.1.7-2 碎石土密实度按N120分类 重型动力触探锤击数N120 密实度 重型动力触探锤击数N120 密实度 N120≤3 松散 11 密实 3 稍密 N120>14 很密 6 中密 注: 本表适用于平均粒径大于 50mm,或最大粒径大于 100mm碎石土。 6.1.8砂土为粒径大于2mm的颗粒含量不超过总质量50%,粒径大 于0.075mm的颗粒含量超过总质量50%的土,并按表6.1.8可进一步划分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。 表6.1.8砂土分类 土的名称 颗粒级配 砾砂 粒径大于 2mm的颗粒含量占总质量 25%~50% 粗砂 粒径大于 0.5mm的颗粒含量超过总质量的 50% 中砂 粒径大于 0.25mm的颗粒含址超过总质量的 50% 细砂 粒径大于 0.075mm的颗粒含量超过总质量的 85% 粉砂 粒径大于 0.075mm的颗粒含景超过总质量的 50% 注: 定名时,应根据颗粒级配由大到小以最先符合者确定。 6.1.9砂土的密实度根据标准贯人试验锤击数实测值N应按表6.1.9的规定划分为松散、稍密、中密和密实。 12 表6.1.9 砂土的密实度 标准贯入试验锤击数N 密实 度 标准贯入试验锤击数N 密实 度 N≤10 松散 15 中密 10 稍密 N>30 密实 注: 当用静力触探探头阻力判定砂土的密实度时,可根据当地经验确定。 6.1.10粉土为粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过总质量的50%,且塑性指数不大于10的土。 6.1.11黏性土为塑性指数大于10的土,根据塑性指数划分为粉质黏 十和黏土。 粉质黏土为塑性指数大于10,且不大于17的土;黏上为 塑性指数大于17的土。 注: 塑性指数应由相应于76g圆锥仪沉人土中深度为10mm时测 定的液限计算而得。 6.1.12黏性土的状态可按表6.1.12分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑。 表6.1.12黏性土的状态 液性指数IL 状态 液性指数IL 状态 IL≤0 坚硬 0.75 软塑 0 硬塑 IL>l 流塑 0.25 可塑 注: 当用静力触探探头阻力或标准贯人试验锤击数判定黏性上的状态时,可根据当地经 验确定。 6.1.13软土为天然孔隙比不小于1.0,且天然含水量大于液限的细粒土,包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。 6.1.14红黏土为碳酸盐岩系的岩石经红土化作用形成的高塑性黏土, 其液限一般大于50。 经搬运、沉积后,红黏土仍保留其基本特征,液 限大于45的土为次生红黏土。 13 6.1.15人工填土根据其成因和组成,可分为素填土、压实填土、杂填 土和冲填土。 素填土为由碎石土、砂土、粉土、黏性土等组成的填土。 经过压 实或夯实的素填土为压实填土。 杂填土为含有建筑垃圾、工业废料、 生活垃圾等杂物的填土。 冲填土为由水力冲填泥砂形成的填土。 6.1.16膨胀土为土中黏粒成分主要由亲水矿物质组成,同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩特性,是自由膨胀率不小于40%的黏性土。 6.1.17湿陷性土为在浸水后产生附加沉降,是湿陷系数不小于0.015 的土。 6.1.18多年冻土为含有固态水,且冻结状态持续两年或两年以上的 土。 6.1.19盐渍岩土为易溶盐含量大于0.3%,并具有溶陷、盐胀、腐蚀等工程特性的岩土。 6.2岩土体工程特性指标 6.2.1土的工程特性指标包括强度指标、压缩性指标、静力触探探头 阻力、标准贯人试验锤击数、载荷试验承载力等。 土的工程特性指标 代表值有标准值、平均值及特征值。 抗剪强度应取标准值,压缩性指 标应取平均值,载荷试验承载力应取特征值。 设计取值时,宜考虑基 础受荷载重复作用对土的工程特性指标的不利影响。 6.2.2用载荷试验确定地基土的承载力时,压板面积宜为 0.25~ 0.50m2。 试验要求应符合附录E的规定。 6.2.3土的抗剪强度指标,可采用原状土室内剪切试验、无侧限抗压 强度试验、现场剪切试验、十字板剪切试验等方法测定。 当采用室内 剪切试验确定时,应选择三轴压缩试验中的不固结不排水剪切试验。 经过预压固结的地基可采用固结不排水试验。 每层土的试验数量不得 少于六组。 室内试验抗剪强度标准值C、φ可按附录F确定。 kk 6.2.4土的压缩特性指标可采用原状土室内压缩试验、原位甲板载荷 试验、旁压试验确定。 地基土的压缩性可按几为100kPa、P2为200kPa 14 时相对应的压缩系数值(α)划分为 1-2 低、中、高压缩性,并应按以下规定进行评价: 1当α<0.1MPa-1时为低压缩性土。 1-2 2当0.1MPa-1≤α1-2<0.5MPa-1时为中压缩性土。 3当αl-2>0.5MPa-1时为高压缩性土。 6.2.5饱和无黏性土和少黏性土的振动液化破坏,应根据土层的天然结构、颗粒组成、松密程度、地震前和震时的受力状态、边界条件和排水条件以及地震历时等因素,结合现场勘察和室内试验综合分析判定,并应符合附录G的规定。 6.2.6地基岩体承载力特征值可根据岩石饱和单轴抗压强度、岩体结构和裂隙发育程度,按表6.2.6做相应折减后确定;对极软岩可通过三轴压缩试验或现场载荷试验确定其承载力特征值。 表6.2.6 地基岩体承载力特征值fak 单位: MPa 岩体承载力特征值fak 岩石单轴饱和抗 岩体较完整,节 岩体完整性较差, 岩体破碎, 岩体完整,节理 压强度Rb 理间距为 节理间距为 节理间距 间距大于1m 小于0.1m 1.0~0.3m 0.3~0.1m 坚硬岩、中硬岩 (1/17~1/20)Rb(1/11~1/16)Rb (1/8~1/10)Rb (1/7)Rb (Rb>30) 较软岩、软岩 (1/11~1/16)Rb(1/8~1/10)Rb(1/6~1/7)Rb(1/5)Rb (Rb<30) 6.2.7当岩体、结构面物理力学试验资料不足时,可根据经验按表 6.2.7-1、表6.2.7-2选取岩体和结构面力学参数。 15 表6.2.7-1地基岩体力学参数 岩基础与岩体岩体变形模量 体 分fc(MPa)fc(MPa)fc(MPa)fc(MPa)E0(MPa) 级 I 1.50≥f>l.30 1.50≥c>1.30 o.90≥f>0.75 0 1.60≥f Ⅱ 1.30≥f >1.10 l.30≥c>1.10 0.75≥f>0.65 0 1.40≥f Ⅲ 1.10≥f >0.90 1.10≥c>0.70 0.65≥f>0.55 0 1.20≥f Ⅳ 0.90≥f >0.40 0.70≥c>0.30 0.55≥f>0.40 0 0.80≥f V 0.70≥f >0.40 0.30≥c>0.05 0.40≥f>0.30 0 0.55≥f 注1: 表中岩体即地基基岩。 注2: f、c为抗剪断强度,f、c为抗剪弧度。 注3: 表中参数限于硬质岩,软质岩应根据软化系数进行折减。 >1.40 2.50≥c >1.20 2.00≥
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机组 地基基础 设计 规定 FD003doc