高桩承台风机基础设计

效应和桩端土塞效应 的影 响，确保基础设计 的安全合 理 。高
桩承 台群桩 方案计 算模 型见 图１ ，具体计算结果 见表 １ 一 表３ 。 表１ 极 限工况桩基轴 向力计算结果
桩号 桩 靴 桩 靴 是
入承 台深度均为 ２ ． ０ ｍ ，桩顶高程为 ２ ． ０ ｍ 。根据海港工程建 设经验 ，在承台以下钢管桩中灌注３ ￣ ４ 倍桩径长度 的混凝土 ， 以提高钢管桩抗弯刚度 ， 该 方案取混凝土塞长度为８ ． ０ ｍ。根
据现有 的钻孔资料及结构计算成果 ，平均桩长８ ９ ． ０ ｍ，入土
平均深度约６ ７ ． ７ ｍ，以第⑥粉砂层 或第⑦一 １ 层粉质粘 土层作
收 稿 日期 ：２ ０ １ ５ — ０ ２ — １ ４
作者简介 ：杨
艇 ，中交上海港湾工程 设计 研究院有 限公 司。
摘
要 ：根据某海 上风 电场 的风机参数、波浪、潮流 、地 质等条件 ，进行 风机基础 方案设计 ，并通过易工和 Ａ ＮＳ Ｙ Ｓ
两种不 同计算软件 的分析 ，来说明高桩承 台基础在海 上风机基础 中的应用是可行 的，其结构安全 。
关键 词：海上风 电；基础 ；高桩 承台
中 图 分类 号 ：Ｔ Ｕ ４ ４ ７ 文献标识码：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ６ — ７ ９ ７ ３（ ２ ０ １ ５ ）０ ３ — ０ ２ ７ ０ — ０ ２
第 １ ５卷 第 ３期
２ ０１ ５生
中 国
水
运
Ｖｏ１ ．１ ５ Ｍ ａｒ ｃｈ
Ｎ ｏ． ３ ２ ０１ ５
３月
Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｗ ａｔ ｅｒ Ｔｒ ａ ｎｓ ｐｏｒ ｔ
高桩承台风机基础设计
杨 艇
（ 中交上海港湾工程设计研究院有 限公司 ，上海 ２ ０ ０ ０ ３ ２ ）
一
、
概 况
为持力层，桩 端平均高程为一 ８ ５ ． ８ ｍ。
某海 上风 电场 位于近海海域 ，中心位置离海岸线直线 距
防撞设施采 用４ 个Ｄ４ ０ ０ 型橡 胶 （ 钢 ）护舷 ，防撞钢管 底 部略低于设 计低潮位 ，防撞钢 管顶部高于设计 高潮位２ ｍ左 右 ，总长 约５ ｍ，混凝土承 台浇筑前预留安装孔 ，待混凝 土承
台浇筑后，焊接橡 胶 （ 钢 ）护舷 。 四、结构 计算
离约２ｉ ｋ ｍ， 场区内泥面高程 约一 １ ７ ． ６ ～２ ０ ． ５ ｍ， 地势较平缓 ， 选定机型为华锐 的Ｓ Ｌ ３ ０ ０ wk.baidu.com ／ １ １ ３ 型风 电机组 ，该机组单机容
量３ ＭＷ ，转轮直径 ｉ １ ３ ． ３ ｍ，极端 生存风速 ５ ２ ． ５ ｍ／ ｓ ，轮毂
高水位２ ． ４ ｍ，极端低水位一 ２ ． ４ ４ ｍ。
波浪 ： 设计水位Ｈ１ ％＝ ７ ． ４ ２ ｍ， 极 端水位 Ｈ１ ％＝ ７ ． ７ ８ ｍ。
海流 ：工程场 区表层可能最大流速达２ ０ｉ ｃ ｍ／ ｓ ，垂 向平 均潮流 可能最大 流速 分别为 １ ７ ２ ｃ ｍ／ ｓ ，层 中 （ ０ ． ６ Ｈ）流速 １ ７ ３ ｃ ｍ／ ｓ ，层底流速８ ８ ｃ ｍ／ ｓ 。
顶高程 ｉ ０ ． ５ ｍ。
图１ 高桩承台群桩 方案结构模型 港 口墩 台式结构计算 中普遍采 用基于 弹性反力 的ｍ法 ， 本方案借 助该软件对极端状态工况下 的桩基承载能力、 应力、
泥面处位移、沉降及承 台转角等进行 了详细 的计 算 ，并采用 ＡＮ Ｓ Ｙ Ｓ 有限元软件对基础进行 复核 ， 泥面高程按天然泥面冲
高度９ ０ ｍ。
二 、自然条件
高桩承 台计 算 时 ，采 用 了易 工 港 口工程 有 限元软 件和
ＡＮ Ｓ Ｙ Ｓ 分别计算 。 Ｉ ． 易工港 口工程有限元软件计算 高桩承 台基础 该方案波浪荷载计算采 用Ｍｏ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ 方程 ，但波浪对结构
极端水位 ：设计高水位 ｉ ． ３ ｍ， 设 计低水位 一 ｉ ． ２ ４ ｍ ，极端
刷３ ｍ后的高程计算 。 根据相关规范要求 已合理考虑桩 侧挤土
本 方案采 用８ 根 直径 为 ｉ ． ８ ｍ 的钢 管桩 作为 基桩 ，壁 厚 ２ ４ ￣ ２ ８ ｍｍ， ８ 根 钢管桩在承 台底部沿 １ ０ ． ０ ｍ直径 的圆周均匀 分布 ，为提高结构的水平刚度 ，采用６ ： Ｉ 的斜钢管桩 ，管桩埋
的作 用较为复杂 ，包括波浪对墩 台与桩基 的荷载 ，并 且波 浪
对 每根桩作用时相位不一样 ，产 生的荷载差别 比较大 。易工
港 口工程 有限元软件含墩 台结构计算模块 。
地质 ：根据 已完成钻孔揭露地层情况 ，综合 区域地质 资 料 ，勘探深 度内均为第四系沉积物 ，上部① ～③层为第 四系 全新统 （ Ｑ４ ）滨海相、海 陆交互相沉积物 ，下部④ ～⑧层为 晚更新世 （ Ｑ３ ）陆相、滨海相 沉积物 。
三 、风机基础方案设计
本方案拟采 用高桩承 台基础 ，高桩承 台基础 即群桩 式承 台基础 ，为海岸码 头和桥 墩基础的常见结构 ，由基桩和承 台 组成 。本方案承 台为现浇Ｃ４ ０ 高性能海工混凝土结构 ，承 台 直径 １ ４ ． ４ ｍ。 承 台底高程 为０ ． ０ ｍ，位于平均海平面附近 ， 承 台顶高程为４ ． ５ ｍ，承 台设钢底模和侧模 ，再现浇Ｃ４ ０ 高性能 混凝土 。 直径 ４ ． ５ ｍ 的连接段钢管位于承台 中心 ，底端通过基 础环埋入承 台混凝 土中 ，以保证与承 台的固端连接 ，连接 段