海上风机基础混凝土疲劳的计算方法

摘要：

叙述了挪威船级社的DNV规范和德国劳埃德船级社的GL规范中的海上风机基础混凝土疲劳的计算方法，指出，该方法可供海上风电场基础设计人员参考。

Comparison of Fatigue Calculations Codes of Concrete in Offshore Wind Turbine
SONG Chu
(Shanghai Investigation，Design and Research Institute，Shanghai 200434，China)
Abstract：This paper describes concrete fatigue calculations code of offshore wind turbine，which are recommend by DNV and GL．It carl be useful tO the designer of offshore wind farm foundations．
Key words：offshore wind turbine；foundations；concrete；fatigue；calculations codes

引言
随着世界能源市场结构的变化，风能已完成由应用示范向实用化的转变，并得到了规模化的应用。截至2003年，全世界风力发电的总装机容量已达3 915 X104 kW。鉴于风电技术逐渐由陆地延伸到海上，目前，海上风力发电已成为全球可再生能源发展的重要方向。但是，在海上修建风电场，基于海洋水流、潮汐、波浪、气候等条件以及海底地质条件的复杂性，给风电机组基础结构的设计和建造带来了巨大的困难。
由于海上风力发电的工程技术比较复杂，建设技术难度较大，与陆上风力发电的工程相比，海上风电机组所受的荷载较为复杂，除受风机荷载外，还受到波浪、海流等动荷载的循环作用，因此，对风机基础的要求更高，其中，风机基础的疲劳问题尤为显著。而中国目前还没有制定适用于海上风力发电机组基础设计的标准规范。笔者在研究和分析国外通用的海上风电场设计规范(挪威船级社的DNV规范…1及德国劳埃德GL规范【2J)的基础上，给出了海上风电机组基础结构设计的推荐做法，以供海上风电场基础设计人员参考。
1挪威船级社DNV规范的规定
DNV．0SC502规范是挪威船级社针对海上混凝土结构编制的设计规范，是国外海上风电场风机基础设计的主要参考标准之一。
1．1疲劳分析的原则
a)确定应力幅的长期分布时，对作用于结构的所有应力幅均应当考虑；
b)确定疲劳荷载效应的长期分布时，采用确定性分析或谱分析的方法，对外荷载随机性进行统计；
c)确定应力幅时，可假定适当的阻尼，充分考虑动力效应的影响，特别是对结构共振频率内的应力幅；
d)结构中钢筋及混凝土的配置，应以将疲劳破坏降至最低为原则；
e)也可采用疲劳试验及累积疲劳损伤规则，代替疲劳设计；
f)依据线性累积损伤规则计算变幅应力的疲劳寿命。由循环作用引起的应力可划分到具有定常幅和循环次数为咒。的应力组块中。推荐的最小组块数为8块。疲劳准则按式(1)执行。

g)结构构件的疲劳强度(S-N曲线)可应用于材料，结构构件，应力状态及环境。S-N曲线还应考虑材料厚度的影响；
h)累积损伤率刁依据监测及修复条件进行区分，具体取值见表1。
i)应依据弹性理论计算作用效应；

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