波流作用下海上风机导管架基础静力分析

刘 爽，束加庆，吴兆和，顾晓庆

中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，江苏 南京 211102

根据工程经验，海上风机基础建设费用占工程总投资的40%左右，因此合理的风机基础型式及详细的受力分析是降低海上风电项目工程成本的有效手段。

1 风机基础建模

1.1 海洋水文

根据波浪设计专题报告，某场区多年平均海平面高度为0.28m，最大水深约为49m；设计高水位和设计低水位分别为2.76m、-2.26m，50年一遇极端高水位和极端低水位分别为4.26m、-3.46m；50年一遇的H1%波高为9.39m，对应周期为18.9s，波浪的主浪向为ENE。海水表面流速为1.081m/s，底部流速为0.514m/s。

1.2 基础型式比选

目前，海上风机基础可分为桩式基础、重力式基础、负压桶基础、浮式基础，根据国内外工程经验，不同风机基础型式的适用水深范围如表1所示。

表1 不同风机基础型式适用水深范围 单位：m

根据水文条件中最大水深，可判断该工程风机基础可为导管架基础或浮式基础，而浮式基础在国内尚处于试验阶段，因此该工程采用导管架基础型式。导管架基础一般由4根双斜布置主导管与斜撑组成，主导管下部与钢管桩灌浆连接，上部与风机塔筒法兰连接，导管架同时起到基础调平的作用。

1.3 导管架基础建模

根据海洋水文条件，初步布置导管架总高65m，底部尺寸为21m×21m，顶部尺寸为10m×10m。主导管双向斜率为10∶1，主导管直径为2m，管壁厚度为35mm，节点处局部加强壁厚取50mm。4根斜撑钢管直径为1m，管壁厚度为20mm。导管架下伸腿柱与钢管桩相连，柱上部直径为2m，下部直径为2.5m，管壁厚度均为50mm。……