摘 要

本文为福建平海湾海上风电场风机基础设计说明书。风力发电作为一种新兴的发电技术，同时风能还是一种可再生的清洁能源，被各个国家所重视。目前，国内外海上风电场的发展还不成熟，这其中主要的难点在于海上风电场的设计规划、运输安装还有后期的维护工作海上风电场机组基础是支撑整个风电机组结构的关键部分，也是研究的重点。因此，有必要对海上风电机组的基础结构进行设计研究。本文就福建平海湾海上风电场进行风机基础设计研究。本文研究内容主要包括：

1. 通过本次设计研究认识了解海上风电场机组基础的常用类型，和各种类型所适用的环境、优缺点等现实问题。通过对各种基础类型的适用条件、技术难点、施工等方面分析，结合福建平海湾风电场的地质水文条件，选用大直径单桩作为本次设计的基础类型。
2. 对已经选定的海上风电场机组基础进行设计，本次设计采用桩径为3m，壁厚为40mm，桩长为34m的打入式钢管桩。通过对其轴向承载力、抗拔力、桩身位移、弯矩、沉降量的验算。确定设计是否符合要求。
3. 吊耳板和桩基础防冲刷设计，吊耳板的尺寸为吊耳板的宽取B=750mm;吊耳版的厚度取δ=50mm;孔顶至板顶距离取a=300mm。通过验算是否符合要求。

关键词：海上风电；大直径单桩；基础设计

Abstract

This article is the basic design specification for the wind turbines in Pinghai Bay, Fujian. As an emerging power generation technology, wind power is also a renewable and clean energy, which is valued by various countries. At present, the development of offshore wind farms at home and abroad is still immature. The main difficulty lies in the design and planning, transportation and installation of offshore wind farms, and later maintenance work. The foundation of offshore wind farm units is a key part of supporting the entire wind turbine structure. The focus of the research. Therefore, it is necessary to design and study the basic structure of offshore wind turbines. This paper studies the basic design of wind turbines in Fujian Pinghaiwan Offshore Wind Farm. The research content of this article mainly includes:

(1) Through this design study, we will understand the common types of offshore wind farm units, and the practical problems such as the environment, advantages and disadvantages of various types..Through analysis of the applicable conditions, technical difficulties, construction and other aspects of various foundation types, combined with the geological and hydrological conditions of Fujian Pinghai Bay Wind Farm, large-diameter single piles were selected as the foundation type for this design.

(2) Design the foundation of the selected offshore wind farm unit. In this design, a drive-in steel pipe pile with a pile diameter of 3m, a wall thickness of 40mm and a pile length of 34m is used. Through the calculation of its axial bearing capacity, anti-pulling force, pile displacement, bending moment and settlement. Determine whether the design meets the requirements.

(3) Anti-scouring design of the lug plate and pile foundation. The size of the lug plate is the width of the lug plate: B = 750mm; the thickness of the lug plate is δ = 50mm; the distance from the top of the hole to the top of the plate is a = 300mm. Meet the requirements through verification.

Keywords: offshore wind power; large diameter single pile; foundation design

目录

第一章 绪 论 1

1.1研究背景 1

1.2海上风力发电发展的现状 2

1.2.1海上风电国外发展现状 2

第二章 工程概况 4

2.1工程简介 4

2.2风机机型及荷载 4

2.3地质参数： 4

2.4方案选择： 4

2.4.1单桩基础 4

2.4.2多桩承台基础 6

2.4.3重力式基础 7

2.4.4导管架基础 7

第三章 基础设计 9

3.1单桩基础设计: 9

3.2轴向抗压承载力 9

3.3抗拔承载力设计值 9

3.4泥面处位移和桩身最大弯矩 10

3.5桩基础竖向变形计算 12

第四章 吊耳板设计 17

第五章 桩基础局部冲刷深度和范围 19

第六章 结 论 20

参考文献 21

致 谢 22

第一章 绪 论

1.1研究背景

从工业革命开始人类社会的发展就和能源息息相关。然而，随着人口的增加和社会经济的发展，能源消耗也在迅速增长，而这些能源大多都不是取之不竭的。因而，面对不可再生能源的不断减少，以及各种资源开发和利用过程中所造成的环境污染问题，近年来各国政府都特别关注可再生清洁能源的开发利用。

风能是一种清洁能源，同时也是一种可再生资源，它在当今世界开发利用新能源上占据重要的地位。它有着其他能源所不具备的天然优势：

对环境破坏小，资源利用率高。因为风能作为一种清洁能源，在利用风能发电的时候不会排出有害的气体，并且风电场建造只用占用风机基础大小的面积，土地占用少，提高土地的使用率。海上风电场直接在海上建设风机，很好的解决了土地资源匮乏的问题。

施工快捷、方便、灵活。建造一座火力发电厂通常需要几年的时间，建造一座水电站可能要花费几十年的时间，而一个风电场一两年就能建设完成，任意一台风电机建成后就可以利用风能发电，其他机组在资金充足时可分批次建成，使得资金的投资有了很大的缓和余地，这也是其他发电方式无可比拟的地方。

存储量惊人，属于可再生能源。风能资源的总储量十分巨大，一年内技术开发的能源约为5.3*10^13kwh，风能是太阳能能量转换的其中一种，因此可以再生并且循环利用，不必担心资源枯竭的问题。