风机独立基础设计方法的不同规范对比分析和优化

发布时间：2017-07-20 07:28

  本文关键词：风机独立基础设计方法的不同规范对比分析和优化

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【摘要】：近年来风力发电作为一种新的清洁能源在国家的大力扶持下得到快速的发展。由于施工相对简单,风机大多采用独立基础。目前实际工程中的风机独立基础的设计均偏于保守,基础在风机建设中的花费所占的比例不小,因此,作为风机发电投资的重要组成部分,对风机独立基础的设计方法进行研究是很有必要的。本文主要对盛行风向比较固定且极端荷载起控制作用时的情况进行研究。对国内和国外(美国和欧洲)规范中有关独立基础的设计方法和规定进行研究,对各国规范中的材料取值、冲剪计算方法、配筋计算方法、稳定性验算方法等方面进行对比分析。利用三种规范分别对某工程实例进行设计计算,结果表明,按照中国规范设计的结果基础底板尺寸最大。通过有限元建模和分析,分别对极端荷载工况、正常运行荷载工况下的风机独立基础的底板应力分布进行了计算,分析了不同基础底板尺寸、基础上阶边长和底板高度等对应力分布的影响规律。结果表明,上述三个参数的增加均可导致底板零应力区比例的减小,且底板尺寸的影响较为明显;此外,理论计算方法的零应力区比数值分析的结果要大。根据理论分析和有限元分析的结果,本文提出可采用两种方法对风机独立基础进行优化设计,以达到减小基础底板的零应力区和减小材料用量的目的。一是通过对基础进行偏心布置;二是建议对基础底板零应力区的限值适当放大。工程算例表明,两种方法均可以减小基础底板的零应力区范围,从而减小基础底板的尺寸,使基础的设计结果更加经济。
【关键词】：盛行风向 极端荷载 规范对比 风机 零应力区 数值模拟 优化
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU476.1;TM315
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题背景及研究意义9-11
• 1.2 国内外研究现状与分析11-13
• 1.2.1 国内研究现状及分析11-12
• 1.2.2 国外研究现状及分析12-13
• 1.3 存在的问题13-14
• 1.4 本文主要的研究内容14-15
• 2 三种规范独立基础设计方法对比15-47
• 2.1 材料的强度指标15-23
• 2.1.1 混凝土的强度指标15-19
• 2.1.2 三种规范混凝土强度指标的对比19-20
• 2.1.3 钢筋的强度指标20-22
• 2.1.4 三种规范钢筋强度指标的对比22-23
• 2.2 地基承载力特征值的取法23-25
• 2.2.1 中国规范及相关依据23-24
• 2.2.2 美国规范及相关依据24-25
• 2.2.3 欧洲规范及相关依据25
• 2.2.4 三种规范的对比分析25
• 2.3 基础底板面积及应力的计算25-30
• 2.3.1 中国相关规范及规定25-27
• 2.3.2 美国相关规范及规定27-29
• 2.3.3 欧洲规范及规定29-30
• 2.3.4 三种规范的对比分析30
• 2.4 基础高度的验算及比较30-38
• 2.4.1 中国规范及相关方法30-32
• 2.4.2 美国规范及相关方法32-34
• 2.4.3 欧洲规范及相关方法34-36
• 2.4.4 三种规范的对比分析36-38
• 2.5 弯矩及配筋计算38-43
• 2.5.1 中国规范及相关规定38-39
• 2.5.2 美国规范及相关规定39-41
• 2.5.3 欧洲规范及相关规定41-43
• 2.5.4 三种规范的对比分析43
• 2.6 稳定性验算43-46
• 2.6.1 中国规范及相关规定43-44
• 2.6.2 美国规范及相关规定44-45
• 2.6.3 欧洲规范及相关规定45
• 2.6.4 三种规范的对比分析45-46
• 2.7 小结46-47
• 3 基于不同规范的独立基础算例计算与分析47-63
• 3.1 工程概况47-48
• 3.2 根据中国规范设计48-51
• 3.3 根据美国规范设计51-55
• 3.4 根据欧洲规范设计55-58
• 3.5 三种规范设计结果的对比与分析58-61
• 3.5.1 地基承载力特征值的比较58-59
• 3.5.2 冲切和剪切计算结果的对比59-60
• 3.5.3 基础设计结果的对比60-61
• 3.5.4 钢筋和混凝土用量的对比61
• 3.6 小结和改进建议61-63
• 4 基于有限元模拟的基础底板应力分布研究63-77
• 4.1 有限元模型的建立63-66
• 4.1.1 单元选取及模型建立63-64
• 4.1.2 本构关系64-65
• 4.1.3 材料参数65-66
• 4.2 理论计算与有限元模拟结果对比66-69
• 4.2.1 极端荷载工况下的结果66-68
• 4.2.2 正常运行荷载工况下的结果68-69
• 4.3 参数分析69-74
• 4.3.1 不同基础底板尺寸的结果对比69-72
• 4.3.2 不同基础上阶边长的结果对比72
• 4.3.3 不同基础底板高度的结果对比72-74
• 4.4 小结74-77
• 5 风机独立基础的优化设计方法研究77-89
• 5.1 基于基础非对称布置的优化设计77-85
• 5.1.1 基础底板的受力分析77-78
• 5.1.2 算例计算78-81
• 5.1.3 结果对比与分析81-82
• 5.1.4 参数分析82-85
• 5.2 基于零应力区限值放大的优化设计85-86
• 5.3 小结86-89
• 6 结论与展望89-91
• 6.1 结论89-90
• 6.2 展望90-91
• 参考文献91-95
• 致谢95-97
• 附录 硕士期间参与的科研项目、在投论文97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 孔迎宾;罗全胜;刘宪亮;;风机扩展基础的型式选择[J];山西建筑;2010年32期

2 刘彦东;汪涛;王芬;;输电线路钢筋混凝土独立基础的优化设计[J];露天采矿技术;2013年11期

3 王民浩;陈观福;;我国风力发电机组地基基础设计[J];水力发电;2008年11期

4 许新勇;罗全胜;刘宪亮;张迪;;软基上的风机塔架基础结构接触特性研究[J];水力发电;2011年12期

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本文编号：566935