1.中国电建贵阳勘测设计研究院有限公司 贵州贵阳 550081；
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摘要：随着环境污染问题的日益突出，全球都在大力倡导开发新能源，风能具有可再生、无污染、占地少、基建周期短等优点，在世界各国被广泛的应用和发展。本文通过有限元手段对风机基础进行内力分析，并按欧洲标准进行配筋，较好的满足了国外的相关标准要求。
关键词：欧标；风机；基础配筋；应用
序言
某风电工程地处阿根廷中部省份丘布特省，工程安装16台3200kW风机，装机容量51.2MW。风力发电机安装在由五段钢制塔筒组成的塔架顶部，轮毂高度为100m。转子直径为140.4m，转速在6~12r/min之间。
工程的建设单位及设计单位均为中资企业，按照合同要求，国外监理工程师要求所有的计算需满足欧洲标准要求，为此，本文通过利用国际通用商业有限元计算软件ADINA对风机基础进行了有限元结构内力计算，并按照欧洲标准进行配筋。
1 主要计算资料
1.1 风机基础结构
风机基础采用圆形钢筋混凝土重力式扩展基础，基础一次浇注成型。基础底板直径20.8m，翼缘高度0.8m，基础埋深3.1m。基底铺150mm厚素混凝土垫层，垫层上浇筑主体基础钢筋混凝土。
1.2 基础类型和土壤特性
风电场分布地层为更新世（Qp），该地层可分为三个小层：①粉土质砂、粉土质砾石，厚度6m~13m，呈中密~密实状。②粉细砂，厚度7~10m，分布于第①层之下，呈中密~密实状。③粉质黏土、粘土等。厚度10~14m，分布于第①层土之下，以硬塑状为主，少量呈坚硬状。
1.3 钢筋混凝土材料特性
混凝土材料特性。按CIRSOC 201-2005，基础主体混凝土强度等级为H35，垫层混凝土强度等级为H15。其主要物理力学性能如下：fcd：混凝土抗压强度，主体混凝土35MPa，垫层混凝土15MPa；Ec：弹性模量，3.2MPa；容重：24.5kN/m3；泊松比：0.20。
钢筋材料特性。波纹钢等级为ADN420，物理力学性能如下：弹性极限fy，420N/mm2（4200Kg/cm2）；抗剪强度，500 N/mm2（5000Kg/cm2）；弹性模量，Es=210，000N/mm2；泊松比：0.30。
2 内力有限元计算
2.1 有限元模型及荷载施加
采用ADINA软件对风机基础结构进行有限单元法计算分析。计算模型中考虑了风机基础、混凝土垫层、风机塔筒、上锚板、法兰及回填土。模型采用8节点六面体单元，单元数为67984个，模型如图1所示。
模型计算范围：地基土X向及Y向宽度取90m，Z向深度取28m。其中X向为主受力方向。
模型边界约束：模型底部采用全约束，模型四周侧面采用法向约束。
外荷载主要包括：Fr水平向力，为Fx与Fy的水平合力；Fz为竖向力，Mr竖直向弯矩，为Mx与My的合弯矩。荷载均由厂家提供。
图1 风机基础模型
2.2 内力计算
由有限元计算得到应力图形，再按照路径进行积分求得径向内力，得到下表面和上表面径向弯矩最大值分别为3477.46kNm、1588.93kNm，如图2所示。环向应力在R=3.2m和R=4.2m位置拉应力较大，取各位置对应的圆做内力曲线，可以得出环向底面和顶面的弯矩最大值分别为1545.9kNm、947.5kNm。
图2 径向内力
3配筋计算
31.基础底板配筋计算
欧洲规范 《Concrete Design to EN 1992》的受弯构件受弯承载力的计算公式如下：
式中：MEd，弯矩设计值；AS、AS’，上部和下部钢筋面积；бS’，上部钢筋应力；λ、η―fck<50MPa时λ=0.8、η=1。
欧洲规范 EN 1992-1-1：2004规定，受弯构件的最小配筋率按下式计算：
最大配筋率按下式计算：
经计算配筋结果如表1所示。
表1 基础底板配筋结果表（单位弧长配筋）
3.2缝计算
按欧洲规范EN1992-1-1：2004，特征裂缝宽度 
的计算公式为：
经计算，地板顶面和底面的最大裂缝宽度分别为0.129mm和0.2mm，分别小于设计标准0.2mm和0.3mm，可以满足要求。
3.3荷载计算
4结论
本文通过使用大型通用商业软件ADINA对风机基础进行有限元计算，通过后处理计算得到风机基础内力，并按照欧洲标准进行配筋计算。通过上述计算过程，可以得出以下结论：
（1）风机基础受力以径向为主，环向为次，与过去的经验配筋是吻合的。
（2）虽然欧洲标准很多的表示方法和中国标准有很多差异，但从原理上基本是一致的，配筋结果与国内传统配筋经验是吻合的。
参考文献：
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[3].斯陈东；褚海林；杜国庆.山区风电场风机基础设计[J].工程与建设.2015（05）
论文作者:徐林1，2,苗君1
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/12
标签：基础论文; 风机论文; 欧洲论文; 内力论文; 弯矩论文; 混凝土论文; 模型论文; 《基层建设》2018年第35期论文;