风力发电机地基的现场加速度测试和数值模拟
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的数 值模 型提 供 了依据 。
关键词 ：风 力发 电机 ；地基振动 ； 加速度测试 ； 数值模拟 中图分类号：Ｔ ７ ｕ４ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ： １０ ￣）４ （０ １增刊一 ５－ ４ ０ ０ ８４２ １） ２７０
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ＺＨＯＵ ｉ ｎ ， Ｉ Ｗ ｅ —ｅ ， Ｉ Ｗ ｅ． ｕ ＫＯＮＧ Ｊａ Ｊ Ｎ ｉｆ ｎｇ Ｊ Ｎ ｉｈ ａ ， Ｇｅ
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速 度 傅 氏变换 后数值 上 有差 别 。
频 率／ ｚ Ｈ
实测 结 果
５ Ｏ Ｅ Ｏ ．Ｏ＋ｌ ４ Ｏ Ｅ Ｏ ．Ｏ＋ｌ 。 ∞ 叶 叽 －
４ 结 论
通过 对 风机 基 础一 基 系 统进 行 数值 模 拟 ，得 到 地 风机 振动 下地 基 中加速 度 响应 的分布 规律 ， 同现 场 并
Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ４ ， ｉａ ４ Ｓ ａ ｇ ａ ｄ ｎ ｗ ｒ ａ Ｃ ｎ ｔｕ ￣ ｅＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｅ ｈ ｉ ａ ｕ ｒ ｉｉ ｎ ＣｏＬｔ， ｈ ｎ ｈ ｉ ２ １ ０ ，Ｃ ｉ ａ １ ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ０ ０ Ｃｈ ｎ ． ｈ ｎ ｈ ｉ Ｐｕ ｏ ｇＮｅ ａ ｅ ｏ ｓｒ ｃ ｖ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｔ ｃ ｎ ｃ ｌ ｐｅ ｖｓｏ ｄ Ｓ ａ ｇ ａ ０ ２ ９ ｈ ｎ Ｓ
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０ 引 言
迄 今 为止 ， 动 荷载对 地 基 的影 响分 析主 要集 中 振
Ｆ ｇ ７ Ｓ ｔ ｓ ｎ ｉ ｌｔｏ ｅ ｕ ｔ ｆ ｅ ｔ ａ ｉ ． ｉ ｔ ｔａ ｄ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｒ ｓ ｌ ｏ ｒ ｃ ｌ ｅｅ ｓ ｖ ｉ
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鲁
＼
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第３ ３卷 ２１年 ０１
增 刊 ８月
西 北 地
震 学
报
Ｖｏ ． Ｓｕ １３３ ｐｐ． Ａｕｇ ｔ ２０１ ｕｓ， １
Ｎ０ ＲＴＨⅥ Ｓ ＴＥＲＮ ＳＥＩ ＳＭ ０Ｌ０ ＧＩ ＣＡＬ ｏ ＵＲＮ ＡＬ Ｊ
风 Biblioteka Baidu发 电机 地 基 的现场 加 度 测 试 和 数 值 模 拟 速
＼
目
＼
缝
ｌＩ … ＩＪ ＪＩ Ｌ １ ． ｊ
４ ６
距 风 机渐远 ， 地基 振动 中风 机振 动 引起 的频率 分量 有
被其 他振 动信 号掩 盖 的趋势 ， 现场 测试 仍然 较好 检 但
测 出地基 振动 中风 机振 动 引起 的频率 分量 。 值模 拟 数 得到 的不 同测 点 的傅 氏谱 曲线形 式基 本 一样 ， 是加 只
ｔ ｓ ｅ ｕ ｔ ， ｈ ｗｉ ｇ ｔ ａ ｈ ｙ ａ ｃ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｍｏ ｅ ｎ ｈ ｏ ｒ ｓ ｏ ｄ ｎ ａ ａ ｔｒ ｒ ｐ ｒ ｐ ｉｔ ． ｈ ｓ ｓ ｅ ｔｒ ｓ ｌ ｓ ｏ ｎ ｔｔ ｅ ｄ ｓ ｈ ｎ ｍｉ ｉ ｌ ｔ ｄ ｌａ ｄ ｔ ｅｃ ｒｅ ｐ ｎ ｉ ｇ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓａ ｅ ａ ｐ ｏ ｒ ｅ Ｔ ｉ ｉ ｌｔ ｎ ｏ ａ ｍｕ ａ ｉ ｏ ｐ ｏ ｅ ｓＣ ｅ ｕ ｅ ｓ ｒ ｆ ｒ ｎ ｅ ｆ ｒｓｍｕ ａｉ ｇ ｔ ｅ ｇ ｏ ｎ ｉ ｒ ｔ ｎ ｃ ｕ ｅ ｙ ｗｉ ｄ ｔ ｒ ｉ ｅ ａ ｄ ａ ｓ ｓ ｉ ｇ ｉ ｎ ｕ ｎ ｅ ｏ ｒ ｃ ｓ ａ ｂ ｓ ｄ ａ ｅ ｅ ｅ ｃ ｉ ｌ ｔ ｕ ｄ ｖ ｂ ａｉ ａ ｓ ｄ ｂ ｎ ｂ ｎ ｓｅ ｓｎ ｔ ｉ ｆ ｅ ｃ ｎ ｎ ｏ ｎ ｈ ｒ ｏ ｕ ｎ ｓ ｌ ｈ ｎ ｉ ｍｅ ｔ ｔｅｅ ｖｒ ｎ ｎ ． ｏ
目前 我 国建设 了大 量 的风力 发 电场 ， 些风 机 的单机 这
容量 都大 于或 等于 １ ． ＭＷ ，不可避 免 的遇 到 了大型 ５ 风 力 发 电机对 临近 的沿 河 、沿 海堤 防 、水 库 堤坝及 公
路 、铁 路 边坡 的影 响 问题 。因此 ，建立风 机振 动对 周
在 地震 荷 载 、波 浪荷 载 、列车 运行 荷载 和动 力 机器振
周 健 ，金炜枫 ，金卫华 ，孔 戈
（． １ 同济大学地下建筑与工程 系，上海 重点 实验 室，上海 ２ ０９ ；２ 同济大学岩土及地下工程教育部 ０ ０２ ． ２０４ ； ０ ００ ２ １０ ） Ｏ２９ ２ ０９ ；３上海申能新 能源投 资有限公司，上海 ０ ０２ ．
４上海浦 东新 区建设 工程技术监督有 限公 司，上海 ．
作者 简 介 ：周
健（９ ７） 男 ，教授 ，博 士生 导师 ，主 要 从事软 土地 基 处理 技术 、土 体细 观力 学模 拟 、土动 力学 等 方面 的研 究工作 １５ 一 ，
西
北
地
震
学
报
第３ ３卷
３２２ 加速度 频率 比较 ． ． 实 测 得 到 的 所有 测 试 点各 方 向上 加速 度 主 频 都 为 ３５Ｈ ，计算 得 到各测 点各 方 向上加 速度 主频 都为 ． ｚ ３２ ，计 算相 对 实测 的差别 为 ８６ ．Ｈｚ ．％。
相 关 参数 取值 是否 合理 需要 验证 。
模 Ｊ ，进 而 分析 塔 体 的振 动 特 性 。而 土 体 与基 础 的 相 互作 用 则过 于简 化 ， 不适 用 于分 析振 动在 地基 中的
为建 立 风 机 振 动 对 周 围环 境 影 响 的数 值 模 型 提
供 依据 ， 本文 首先 对某 风 电场 中 的风机地 基进 行现 场
摘 要： 对某风 电场风力发电机地基进行现场加速度测试 ，在土动 力性 能室内试验的基础上利用有 限
元对风机基础 一地基 系统进行数值模拟。 在地基加速度 的峰值、衰减规律和频率上， 现场测试与计算 结果吻合较好 ， 验证 了动力数值分析模型及相 关参数取值的合理性， 为建立风机振动对周围环境影响
传播。也有对基础为单桩的风机建立 “ 单桩一 地基 ” 模 型Ｌ，但其 重 点是 分析 单桩 在循 环 载荷 下 的变形 。 ４ Ｊ
加 速度 测试 ，在 土动 力性 能室 内试 验 的基础 上 ，对 风 机 基础一 地 基 系统 建立 动力 数值模 型 ， 析风 机振 动 分
收稿 日期 ：２ １．２１ ０ １０ —５ 基金 项 目：上海 市科 技 委基金 （８ ｚ１０７ ０ Ｏ Ｄ ２２ ０ ）
（） 计算结果 ｂ
（）现 场测 试 与计算 结 果吻 合较 好 ，验证 了动力 ２ 数值 分析模 型 及相 关参 数取值 的合理 性 ， 为建 立风 机 振动 对周 围环 境影 响 的数值模 型 提供 依据 ， 具有 工程
应用 价值 。 ［ 考文 献］ 参
图 ７ 测点 Ａ 竖向加速度傅 氏谱 的实测结果与计算结果 ２
∽
图 ７和 图 ８分别 给 出 了测 点 Ａ２和 Ａ６竖 向加速
度 的实测 和计 算频 谱 曲线 。在 现场 测试 中，由于 其他 振动 信 号的干 扰 ， 如周 围树 木 随风摆 动 引起 测 点振 例 动等 ，实测 得 到的频 谱 曲线上 有其 他频 率分 量 ，且在
不 同 测 点 的振 动 中即 使 同一 频 率 分 量 所拥 有 的 能量 与测 点振 动总 能量 的 比例也 各不 相 同 。同时随测试 点
动 等领 域 的研 究上 ，而对风 荷 载下 风机 振动 引起 的基 础 振 动及 其对 周 围环境 影 响 的研 究很少 。目前 对风 机 振 动 的研 究主 要 集 中在 对 风机 “ 体一 础 ”进 行 建 塔 基
围环境 影 响 的动 力 数值模 型 是必 要 的 ， 数值 模 型及 但
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２ ４ ６ ８ １ （
加速 度测 试数 据 比较 ，可 以获得 以下 结论 ：
（）实 测和 计算 得 到 的加速度 在 峰值 和衰 减规 律 １
上基 本是 一致 的 ；
频率／ ｚ Ｈ
毽
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关键词 ：风 力发 电机 ；地基振动 ； 加速度测试 ； 数值模拟 中图分类号：Ｔ ７ ｕ４ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ： １０ ￣）４ （０ １增刊一 ５－ ４ ０ ０ ８４２ １） ２７０
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周 健 ，金炜枫 ，金卫华 ，孔 戈
（． １ 同济大学地下建筑与工程 系，上海 重点 实验 室，上海 ２ ０９ ；２ 同济大学岩土及地下工程教育部 ０ ０２ ． ２０４ ； ０ ００ ２ １０ ） Ｏ２９ ２ ０９ ；３上海申能新 能源投 资有限公司，上海 ０ ０２ ．
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作者 简 介 ：周
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第３ ３卷
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模 Ｊ ，进 而 分析 塔 体 的振 动 特 性 。而 土 体 与基 础 的 相 互作 用 则过 于简 化 ， 不适 用 于分 析振 动在 地基 中的
为建 立 风 机 振 动 对 周 围环 境 影 响 的数 值 模 型 提
供 依据 ， 本文 首先 对某 风 电场 中 的风机地 基进 行现 场
摘 要： 对某风 电场风力发电机地基进行现场加速度测试 ，在土动 力性 能室内试验的基础上利用有 限
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传播。也有对基础为单桩的风机建立 “ 单桩一 地基 ” 模 型Ｌ，但其 重 点是 分析 单桩 在循 环 载荷 下 的变形 。 ４ Ｊ
加 速度 测试 ，在 土动 力性 能室 内试 验 的基础 上 ，对 风 机 基础一 地 基 系统 建立 动力 数值模 型 ， 析风 机振 动 分
收稿 日期 ：２ １．２１ ０ １０ —５ 基金 项 目：上海 市科 技 委基金 （８ ｚ１０７ ０ Ｏ Ｄ ２２ ０ ）
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（）现 场测 试 与计算 结 果吻 合较 好 ，验证 了动力 ２ 数值 分析模 型 及相 关参 数取值 的合理 性 ， 为建 立风 机 振动 对周 围环 境影 响 的数值模 型 提供 依据 ， 具有 工程
应用 价值 。 ［ 考文 献］ 参
图 ７ 测点 Ａ 竖向加速度傅 氏谱 的实测结果与计算结果 ２
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图 ７和 图 ８分别 给 出 了测 点 Ａ２和 Ａ６竖 向加速
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不 同 测 点 的振 动 中即 使 同一 频 率 分 量 所拥 有 的 能量 与测 点振 动总 能量 的 比例也 各不 相 同 。同时随测试 点
动 等领 域 的研 究上 ，而对风 荷 载下 风机 振动 引起 的基 础 振 动及 其对 周 围环境 影 响 的研 究很少 。目前 对风 机 振 动 的研 究主 要 集 中在 对 风机 “ 体一 础 ”进 行 建 塔 基
围环境 影 响 的动 力 数值模 型 是必 要 的 ， 数值 模 型及 但
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１Ｏ Ｅ Ｏ ．Ｏ＋ｌ ０ Ｏ Ｅ Ｏ ．Ｏ＋０
Ｊ． Ｌ ＾。
２ ４ ６ ８ １ （
加速 度测 试数 据 比较 ，可 以获得 以下 结论 ：
（）实 测和 计算 得 到 的加速度 在 峰值 和衰 减规 律 １
上基 本是 一致 的 ；
频率／ ｚ Ｈ
毽
Ｅ ｇｎ ｅｉｇＳｒｃ ｒｓ ２ ０ ， ４ ８； ０ ５ １ ２ ． ｎ ｉｅ ｒ ｔ ｔ ｅ， ０ ２ ２ （） １ １ —０ ５ ｎ ｕｕ