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1、有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。海上风电机组基础结构海上风电机组基础结构陈达陈达有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。重力式基础重力式基础重力式基础简介重力式基础简介重力式基础是一种传统的基础型式，一般为钢筋混凝土结构，是所有的基础类型中体积是所有的基础类型中体积最大、重量最大的基础，依靠自身的重力使最大、重量最大的基础，依靠自身的重力使风机保持垂直。风机保持垂直。在制作时，一般利用
2、岸边的干船坞进行预制，制作好以后，再由专用船舶装运或浮运至海上指定位置安装。海床预先处理平整并铺上一层碎石，然后再将预制好的基础放于碎石之上。重力式基础适用条件重力式基础适用条件重力式基础一般适用于水深小于10m的海域有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。重力式基础的重力式基础的优点优点重力式基础重力式基础n 结构简单，造价低，抗风暴和风浪袭击性能好，其稳定性和可靠性是所有基础中最好的。n 需预先处理海床；其体积大、重量大，安装不方便；适用水深范围太过狭窄，随着水深的增加，其经济性不仅不能得
3、到体现，造价反而比其它类型基础要高。重力式基础的缺重力式基础的缺点点重力式基础的改进重力式基础的改进n 钢桶重力式基础钢桶重力式基础，这种结构形式是在混凝土平板上放置钢桶，然后在钢桶里填置鹅卵石、碎石子等高密度物质。n 这种结构比起混凝土重力式基础来轻便很多，能够实现用同一个起重机完成基础和风机的吊装。但是这种结构需要阴极保护系统，在造价上也比混凝土重力式基础要高。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。本章内容本章内容重力式基础重力式基础4.1 重力式基础的结构形式及特点重力式基础的结构形式
4、及特点4.2重力式基础的一般构造重力式基础的一般构造4.3 重力式基础的基本计算重力式基础的基本计算4.4 沉箱基础沉箱基础4.5 大直径圆筒基础大直径圆筒基础4.6 吸力式基础吸力式基础有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.1 重力式基础的结构形式及特点重力式基础的结构形式及特点n预制基础构件；n开挖基床；n抛填块石基床；n基床夯实和整平；n在抛石基床上安装基础预制件；n基础预制件内部填充；n胸墙浇筑。重力式基础的重力式基础的施工工序施工工序重力式基础的分类重力式基础的分类吸力式基础大
5、直径圆筒基础沉箱基础有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.1 重力式基础的结构形式及特点重力式基础的结构形式及特点4.1.1 沉箱基础沉箱基础沉箱是一种巨型的钢筋混凝土或钢质空一种巨型的钢筋混凝土或钢质空箱，箱内用纵横隔墙隔成若干舱格箱，箱内用纵横隔墙隔成若干舱格。沉箱一般在专门的预制厂预制，然后在滑道上用台车溜放下水。当预制沉箱的数量不多时，也可利用当地修造船厂的船坞、滑道、船台或其他合适的天然岸滩预制下水。下水后的沉箱用拖轮拖至现场，定位后用灌水压载法将其沉放在整平好的基床上，再用砂
6、或块石填充沉箱内部。有条件时，沉箱也可采用吊运安装。沉箱结构水下工作量小，结构结构水下工作量小，结构整体性好、抗震性能强，施工整体性好、抗震性能强，施工速度快速度快，需要钢材多，需要专门的施工设备和合适的施工条件。沉箱基础特点沉箱基础特点有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。大直径圆筒基础大直径圆筒基础4.1.2大直径圆筒基础大直径圆筒基础有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。大直径圆筒基
7、础大直径圆筒基础的构成的构成4.1.2大直径圆筒基础大直径圆筒基础大直径圆筒基础主要由预制的大直径薄壁钢筋混凝土无底圆筒大直径圆筒基础主要由预制的大直径薄壁钢筋混凝土无底圆筒组成，圆筒内填块石、砂或土组成，圆筒内填块石、砂或土。可直接沉入地基中，也可放在抛石基床上。大直径圆筒基础主要是靠圆筒与其中填料整体形成的重力来抵抗作用在基础上的荷载。大直径圆筒基础大直径圆筒基础的特点的特点大直径圆筒基础结构简单；混凝土与钢材用量少；适应性强，大直径圆筒基础结构简单；混凝土与钢材用量少；适应性强，可不作抛石基床；造价低；施工速度快可不作抛石基床；造价低；施工速度快。但大直径圆筒基础也还存在一些问题，例如抛
8、石基床上的大圆筒产生的基底压力大，沉入地基的大直径圆筒基础施工较复杂有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。吸力式基础构成吸力式基础构成4.1.3 吸力式基础吸力式基础吸力式基础是一种底端敞开、上端封闭的大直径圆桶结构，一般采用钢质制作，也可使用钢筋混凝土结构，圆桶顶部设有连接泵系统的出水孔。吸力式基础施工吸力式基础施工n 倒扣、充气、气浮漂运至安装地点；n 靠自重让吸力桶嵌入土中一定深度；n 借助吸力桶顶部水泵向外抽水，将吸力桶进一步沉贯入土；n 沉贯结束，卸去抽水系统，封闭抽水口。有利于学
9、习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。吸力式基础特征吸力式基础特征n 很高的竖向承载力和较高的水平承载力；n 施工简便，机动灵活，使用安全可靠；n 可回收利用；n 适用范围广，对深、浅海均适用。4.1.3 吸力式基础吸力式基础有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。吸力式基础的应用吸力式基础的应用4.1.3 吸力式基础吸力式基础u1994年在北海水深为70m的海域，安装完成了采用吸力式基础的Eurp
10、oipe16/ll-E大型固定式海洋平台，它的建成标志着这一技术进入了工业化实用阶段。u1999年10月，我国首座吸力式沉箱基础采油平台在胜利油田CB20B井位安装成功，该平台设计工作水深8.9m，沉箱直径和高度分别为4m和4.4m，这标志我国吸力式基础海洋平台进入实用阶段。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.2 重力式基础的一般构造重力式基础的一般构造4.2.1 基床基床基床基床处理方式处理方式重力式基础根据地基情况、施工条件和结构型式采用不同的重力式基础根据地基情况、施工条件和结构
11、型式采用不同的基床基床处理方式处理方式。n 吸力式基础无需对地基进行处理；n 对于岩石地基上的预制安装结构，为使沉箱等预制构件安装平稳，应以二片石（粒径815cm的小块石）和碎石整平岩面，其厚度不小于0.3m；当岩面较低时，也可采用抛石基床。n 对于非岩石地基，应设置抛石基床。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.2.1 基床基床抛石基床设计包括：n 选择基床型式基床型式；n 确定基床厚度及肩宽基床厚度及肩宽；n 确定基槽的底宽和边坡坡度基槽的底宽和边坡坡度；n 规定块石的重量和质量块石
12、的重量和质量要求；n 确定基床顶面的预留坡度和预留沉降量基床顶面的预留坡度和预留沉降量等。抛石基床设计抛石基床设计内容内容有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。基基 床床 形形 式式重力式基础的基床型式有：暗基床、明基床和混合基床暗基床、明基床和混合基床三种。基床选型原则基床选型原则n 水流流速较大时应避免采用明基床，或在基床上设防护措施。n 混合基床适用于地基较差的情况，此时需将地基表层的软土全部挖除填以块石，软土层很厚时可部分挖除换砂。4.2.1 基床基床有利于学习和创新的组织管理机制，
13、创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.2.1 基床基床基床基床厚度确定原则厚度确定原则n 基床顶面应力大于地基容许承载力时，抛石基床起扩散应力的作用，基床厚度由计算确定，并且不宜小于1m。n 当基床顶面应力不大于地基容许承载力时，基床只起整平基面和防止地基被淘刷的作用，但其厚度也不宜小于0.5m。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.2.1 基床基床基槽底宽及边坡坡度n 基槽底宽决定于对地基应力扩散范围的要求，不
14、宜小于基础宽度加两倍的基床厚度，基槽底边线超出基础边缘不少于1倍的基床厚度。基槽底宽n 基槽边坡坡度应确保在施工过程中的稳定，一般根据地基土性质由经验确定。边坡坡度有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.2.1 基床基床基床肩宽基床肩宽u为保证基床的稳定性，基床肩部应有一定的宽度。u对于夯实基床，基床肩宽不宜小于2m；u当采用水下爆夯法密实时，应适当加宽；对于不夯实基床，基床肩宽不应小于lm。u当风机所在海域的底流速较大，地基土有被冲刷危险时，应加大基床外肩宽度，放缓边坡，增大埋置深度或采
15、用其它护底措施。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.2.1 基床基床基床夯实基床夯实u为使抛石基床紧密，减少风机在施工和使用时的沉降，水下施工的抛石基床一般进行重锤夯实。u当地基为松散砂基或采用换砂处理时，对于夯实的抛石基床底层设置约0.3m厚的二片石垫层，以防基床块石打夯振动时陷入砂层内。u近几年，工程中也开始使用爆炸夯实法，通过埋在抛石基床内的炸药爆炸时产生的震动波使基床抛石密实。破坏块石棱角，使块石互相挤紧；使与地基接触的一层块石嵌进地基土内。重锤夯实的作用重锤夯实的作用有利于学
16、习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.2.1 基床基床块石重量和质量要求块石重量和质量要求块石重量块石重量要求要求n基床块石的重量既要满足在波浪水流作用下的稳定性，又要考虑便于开采、运输和施工，n一般采用10100kg的混合石料，原则上块石越大越好，n对于厚度不大于1m的薄基床，可采用较小的块石。块石块石质质量量要求：要求：遇水不软化、不破裂，不被夯碎遇水不软化、不破裂，不被夯碎n 在水中饱和状态下的抗压强度，对于夯实基床不低于50MPa，对于不夯实基床不低于80MPan 未风化，不成片状，无严
17、重裂纹。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。预留沉降量预留沉降量4.2.1 基床基床在基床、上部结构和设备的施工及安装过程中，最着竖向荷载基床、上部结构和设备的施工及安装过程中，最着竖向荷载的不断增大，基床及下部地基被压缩变形，导致整体结构发生的不断增大，基床及下部地基被压缩变形，导致整体结构发生沉降沉降，为了保证建筑物在允许沉降范围内正常工作，基床顶面应预留沉降。预留沉降量预留沉降量的设计的设计n对于夯实基床，设计时只按地基沉降量预留，n对于不夯实基床，还需预留基床压缩沉降量。基床压缩沉
18、降量按下式估算：有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.2.2 墙身和胸墙n 墙身和胸墙是重力式基础必需的主体结构，其作用是：将塔筒与基础链接成整体，承受作用在基础上的各种荷载，将这些荷载传到下面的地基中去。n 胸墙还起着将墙身连成整体的作用，并用来固定防冲设施、系船设施、铁扶梯等。墙身和胸墙墙身和胸墙的作用的作用有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.2.2 墙身和胸墙n 对于钢筋混
19、凝土重力式基础，胸墙一般采用现浇混凝土胸墙，与墙身一同浇筑；n 对于钢制重力式基础，用作胸墙的钢板也是与墙身一同制作。这样制作胸墙的优点是结构牢固，整体性好。n 为了保证胸墙有良好的整体性和足够的刚度，胸墙高度越高越好。胸墙胸墙有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.2.2 墙身和胸墙处于水位变动区的胸墙与墙身，由于强烈的干湿交替、冻融、水流冲击、冰磨、船舶撞击等作用，经过一定时期，都有不同程度的损坏。为了提高重力式基础的耐久性，设计时应采取适当措施。n 根据结构计算和水运工程混凝土结构设
20、计规范（JTS 151-2011）规定的耐久性要求选定混凝土强度等级；n 适当增大钢筋混凝土构件厚度和钢筋的混凝土保护层；n 对于受冰冻作用的基础，水位变动区还可考虑采用钢筋混凝土板镶面、花岗岩镶面或抗蚀性强、抗磨性高、抗冻性好的新材料。n 对于钢质基础，在设计时要采用可靠的防腐蚀措施，并预留足够的腐蚀余量。增强结构耐久性的措施增强结构耐久性的措施有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.3 重力式基础的计算4.3.1重力式基础设计状况和计算内容重力式基础设计状况n 持久状况持久状况，在结构
21、使用期按承载能力极限状态和正常使用极限状态设计；n 短暂状况短暂状况，施工期或使用初期可能临时承受某种特殊荷载时按承载能力极限状态设计，必要时也需按正常使用极限状态设计；n 地震状况地震状况，在使用期遭受地震作用时仅按承载能力极限状态设计；n 偶然状况偶然状况，在使用期遭受偶然荷载时仅需按承载能力极限状态设计。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。重力式基础设计重力式基础设计及验算内容及验算内容4.3.1重力式基础设计状况和计算内容序号计算和验算内容采用的极限状态采用的效应组合基础的抗倾稳定
22、性承载能力极限状态持久组合沿基础底面和基床底面的抗滑稳定性承载能力极限状态持久组合基床和地基承载力承载能力极限状态持久组合整体稳定性承载能力极限状态持久组合基础底面合力作用点位置承载能力极限状态持久组合构件的承载力承载能力极限状态持久组合基础施工期稳定性和构件承载力承载能力极限状态短暂效应组合基础裂缝宽度正常使用极限状态长期效应（准永久）组合地基沉降正常使用极限状态长期效应（准永久）组合有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.3.2 地基承载力计算海上风海上风电机组基础电机组基础要求要求（
23、1）由于风电机组具有承受由于风电机组具有承受360方向重复荷载和大偏心方向重复荷载和大偏心受力的特殊性，对地基基础的稳定性要求高，重力式基受力的特殊性，对地基基础的稳定性要求高，重力式基础应按大块体结构设计。础应按大块体结构设计。基底允许脱开面积应满足表4-3的要求。如不满足要求应采取加大基础底面积或埋深等措施。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.3.2 地基承载力计算海上风海上风电机组基础电机组基础要求要求（2）对地震基本烈度为VII度及以上地区，应根据地基土振动液化的判别成果，通过
24、技术经济比较采取稳定基础的对策和处理措施。n 对于重力式基础，当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，由载荷试验或其他原位试验测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，应按下式修正：有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.3.2 地基承载力计算n 对于岩石地基的承载力，其承载力特征值可根据岩石饱和单轴抗压强度、岩体结构和裂隙发育程度，按表4-5做相应的折减后确定；对于极软岩可通过三轴压缩试验或现场载荷试验确定其承载力特征值。岩石地基承载力无需进行深宽修正。有利于学习和创新的组织管理机制
25、，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.3.2 地基承载力计算n 当采用理论公式计算地基承载力时，由于水平荷载的作用，使得地基不均匀受力，降低了基础承受竖向荷载的能力，这种影响在地基承载力的分析应予以考虑。图4-4是理想化的风机基础受力示意图，图中H和V分别表示水平荷载和竖向荷载，LC表示水平荷载和竖向荷载在基础底面的合力作用点位置，偏心距e由下式计算:有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.3.2 地基承载力计算
26、理论公式法计算地基承载力是根据经验减小基础的有效面积以实现倾斜荷载对地基承载力的影响。并且，荷载偏心距的大小还会影响到地基的破坏模式，一般有如图4-4所示两种破坏模式，地基破坏模式不同，地基承载力的计算方法也不同。海上风海上风电机组基础电机组基础要求要求有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.3.2 地基承载力计算海上风海上风电机组基础电机组基础要求要求n 如图4-5（a）所示，对于矩形基础，当荷载沿基础某一轴线方向倾斜时，基础有效面积减小后的尺寸为：有利于学习和创新的组织管理机制，创造充
27、满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.3.2 地基承载力计算海上风海上风电机组基础电机组基础要求要求n 如图4-5（b）所示，对于矩形基础，当荷载不沿基础任一轴线方向倾斜时，基础有效面积减小后的尺寸为：有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.3.2 地基承载力计算图 4-6 圆形和八边形基础的有效面积示意图有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既
28、开放又相互信任的合作环境。4.3.2 地基承载力计算海上风海上风电机组基础电机组基础要求要求对于形如正多边形（包括八边形或更多）的基对于形如正多边形（包括八边形或更多）的基础，可将画正多边形的内接圆础，可将画正多边形的内接圆，依然可以应用上述公式计算倾斜荷载作用下的基础有效面积。得到倾斜荷载作用下基础的有效面积后，下一步即可计算地基承载力。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.3.2 地基承载力计算海上风海上风电机组基础电机组基础要求要求n 在完全排水条件下在完全排水条件下，若地基的破坏
29、模式与图4-4中所示的模式1相同，则基础底面为水平的重力式基础其承载力可按下式计算：有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.3.2 地基承载力计算海上风海上风电机组基础电机组基础要求要求有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.3.2 地基承载力计算海上风海上风电机组基础电机组基础要求要求当利用地基承载力计算公式反算基础底面反力，并应用地基反力设计基础时，地基承载力系数 采用如下方式计算
30、：有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.3.2 地基承载力计算海上风海上风电机组基础电机组基础要求要求n当荷载偏心距超过0.3倍的基础边长时，地基一般会发生如图4-4中破坏模式2的破坏，此时地基承载力按下式计算：n 应用式（4-32）计算得到地基承载力后，还需与破坏模式1下计算得到地基承载力作比较，最后取其小值。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.3.2 地基承载力计算由于水平荷
31、载的存在，重力式基础有可能沿着基础底面发生滑动。重力式基础的水平抗滑承载力根据地基土的排水情况确定。在地基土排水情况下在地基土排水情况下tanVcAfeffah在在地基土地基土不排水情况下不排水情况下udeffahcAf有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.3.3 地基稳定性验算水平荷载是海上风电场风电机组地基基础承受的主要荷载之一。在水平荷载和竖向荷载的共同作用下，重力式基础可能在水平荷载和竖向荷载的共同作用下，重力式基础可能的破坏模式有：与深层土层一起发生整体滑动破坏，沿着基的破坏模
32、式有：与深层土层一起发生整体滑动破坏，沿着基底面发生滑动、倾覆底面发生滑动、倾覆。因此，应对基础进行抗滑和抗倾覆稳定计算。若是与深层土层一起整体滑动发生破坏，通常采用通常采用圆弧滑动面法进行验算圆弧滑动面法进行验算。地基稳定性验算的必要性地基稳定性验算的必要性有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。抗滑稳定性验算抗滑稳定性验算4.3.3 地基稳定性验算沿基础底面和基床底面的抗滑稳定验算一般按平面问题取单宽计算。不考虑波浪作用，考虑冰荷载不考虑波浪作用，考虑冰荷载考虑波浪力，不考虑冰荷载考虑波浪
33、力，不考虑冰荷载有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。抗倾稳定性验算抗倾稳定性验算4.3.3 地基稳定性验算对基础底面前趾的抗倾稳定验算仍按平面问题取单宽计算。不考虑波浪作用，考虑冰荷载不考虑波浪作用，考虑冰荷载考虑波浪力，不考虑冰荷载考虑波浪力，不考虑冰荷载有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.3.3 地基稳定性验算基床承载力验算基床承载力验算基床承载力按下式进行验算： max0有利
34、于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.3.3 地基稳定性验算基床承载力验算基床承载力验算n基床承载力设计值一般取600kPa。n对于受波浪作用的墩式建筑物或地基承载能力较高（如地基为岩基）时，可酌情适当提高取值，但不应大于800kPa。n重力式基础的刚度一般很大，基床顶面应力可按直线分布，按偏心受压公式计算。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.3.3 地基稳定性验算以矩形基础底面为例
35、，以矩形基础底面为例，其计算公式如下其计算公式如下)61 (maxminBeBVk 有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.3.3 地基稳定性验算有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.3.3 地基稳定性验算地基承载力验算地基承载力验算基床顶面应力通过基床向下扩散，扩散宽度为 并按直线分布。基床底面最大、最小应力标准值和合力作用点的偏心距按下式计算，计算图式如图4-7所示。有利于学习和
36、创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.3.4 地基沉降计算对于重力式基础，参照海上固定平台规划、设计和建造的推荐做法及工作应力设计法（API RP 2A-WSD，2000，IDT），采用单向压缩分层总和法计算地基的最终沉降量，其最终沉降量可按式（4-46）计算。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.4 沉箱基础4.4.1 4.4.1 沉箱基础的沉箱基础的结构结构形式形式4.4.2 4.4.2
37、沉箱基础的构造沉箱基础的构造4.4.3 4.4.3 沉箱基础的计算沉箱基础的计算有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.4 沉箱基础4.4.1 4.4.1 沉箱基础的沉箱基础的结构结构形式形式n 沉箱按平面型式分为矩形和圆形两种矩形和圆形两种，但在海上风电场工程中，为了减小波浪和水流冲刷的作用，都采用圆形沉箱。n 圆形沉箱受力情况较好，用钢量少；箱内也可不设内隔壁，既省混凝土又大大减轻沉箱的重量；箱壁对水流的阻力小，特别适用于水流流速大、冰凌严重或波浪大的地区，其缺点是模板比较复杂。沉箱的
38、分类沉箱的分类圆形沉箱优点圆形沉箱优点有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.4 沉箱基础n 沉箱的外形尺寸包括直径和高度沉箱的外形尺寸包括直径和高度。n 沉箱的直径由建筑物的稳定性和地基承载力确定，有时还需满沉箱的直径由建筑物的稳定性和地基承载力确定，有时还需满足浮运时的吃水、干舷高度和浮游稳定性的要求足浮运时的吃水、干舷高度和浮游稳定性的要求。当不满足浮游时的有关要求时，一般先考虑在施工上采取措施，必要时才增大沉箱的直径。为减小沉箱的箱体尺寸，可在沉箱底部加设趾板，以增大沉箱结构的抗滑
39、与抗倾稳定性，改善沉箱底应力分布情况。n 沉箱的高度决定于风电机组所在位置的水深沉箱的高度决定于风电机组所在位置的水深。4.4.2 4.4.2 沉箱基础的构造沉箱基础的构造沉箱基础外形尺寸沉箱基础外形尺寸有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.4 沉箱基础n 沉箱外壁和底板的厚度应由计算确定，但壁厚不宜小于250mm；n 对有抗冻要求的沉箱式基础，沉箱潮差段的临水面，其厚度不宜小于300mm。n 底板厚度不宜小于壁厚，墙址长度不宜过大。n 沉箱在构造配筋时，架立和分布钢筋直径可采用1016
40、mm。加强角应设置构造斜筋，其直径不宜小于10mm。沉箱内的填料宜采用砂和块石。 沉箱基础内部构造沉箱基础内部构造有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.4 沉箱基础4.4.3 4.4.3 沉箱基础的计算沉箱基础的计算对沉箱的计算除进行重力式基础的基本计算外，还包括沉箱的沉箱的吃水、干舷高度、浮游稳定性、构件的承载力和裂缝宽度吃水、干舷高度、浮游稳定性、构件的承载力和裂缝宽度。沉箱干舷高度的验算沉箱干舷高度的验算为了保证沉箱在溜放或漂浮、拖运时水不没顶，沉箱应有足够的干舷高度（图4-8），
41、满足下式规定：有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.4 沉箱基础沉箱浮游稳定性的验算沉箱浮游稳定性的验算沉箱靠自身浮游稳定时，必须计算其以定倾高度表示的浮游稳定性。定倾高度应按下式计算：定倾高度大，浮游稳定性好，但势必增大沉箱吃水，需加大拖轮的功率和航道定倾高度大，浮游稳定性好，但势必增大沉箱吃水，需加大拖轮的功率和航道水深，并不经济，设计时也需注意。水深，并不经济，设计时也需注意。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛
42、围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.4 沉箱基础计算沉箱外壁时考虑的外力4.4.3 4.4.3 沉箱基础的计算沉箱基础的计算n 沉箱吊运下水时可能承受的外力；n 沉箱溜放或漂浮时的水压力；n 沉箱浮运时的水压力和波压力；n 沉箱沉放时的水压力；n 对箱格有抽水要求时的水压力；n 基础使用期所受到的荷载，主要包括箱内填料产生的箱内填料侧压力、上部结构传来的荷载、波浪荷载、水流荷载等。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.4 沉箱基础计算图式计算图式由于圆形沉箱的外壁为曲面，计算比较复杂
43、，宜采用有限元法计算。无条件采用有限元法时，可采用有经验的实用方法进行如下近似计算n 对无隔墙圆形沉箱可采用有经验的简化方法计算内力，如纵向可作为一端固定、一端简支的梁计算，横向在外壁上取单宽圆环进行计算。n 对有隔墙圆沉箱，外壁分两种情况进行近似计算：底板以上1.5l（l为内隔墙间距）区段内，按三边固定一边简支的曲板计算（图4-10）；在曲板的水平向和垂直向各切出lm，水平向按两端固定的无铰拱计算；垂直向以拱为弹性支承，按一端固定、另一端简支的弹性支承连续梁计算。1.5l以上区段，也可在水平方向和垂直方向各切出1m，水平向按两端固定的无铰拱计算；垂直向按构造配筋。有利于学习和创新的组织管理机
44、制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.4 沉箱基础底板的计算底板的计算计算荷载底板的计算一般考虑两种受力情况底板的计算一般考虑两种受力情况 1）使用时期）使用时期，作用于底板的向上的基床反力、向下的底板自重和箱格内填料垂直压力（按储仓压力计算）、结构自重力、风机产生的竖向下压力波浪产生的上浮力。2）沉放和浮运期间）沉放和浮运期间，相应于外壁在前面所述(2)(5)四种受力情况时对底板产生的浮托力及箱内压舱水的重量。一般前一种情况为底板的控制荷载（图4-11）。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制
45、，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.4 沉箱基础计算图式图 4-11 使用时期底板的设计荷载a）四边固定底板上的设计荷载； b）底板悬臂部分的设计荷载沉箱底板应按四边固定板计算，作用在四边固定板上的设计荷载见图4-11a）；外趾板应按悬臂板计算，作用于外趾板上的设计荷载见图4-11b）。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.5 大直径圆筒基础大直径圆筒基础4.5.1 大直径圆筒大直径圆筒结构形式结构形式按地基性质的不同可分为三类按地基性
46、质的不同可分为三类：基床式、浅埋式、深埋式：基床式、浅埋式、深埋式n 当海床面下不深处有较硬土层，但直接放置圆筒其承载力又不足时，宜采用抛石基床扩散地基应力，将圆筒放在基床上，称为基床式（或基床式（或称座床式）称座床式），见图4-12a)。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.5.1 大直径圆筒大直径圆筒结构形式结构形式n 当海床面以下不深处有承载力足够的硬土层时，可开挖基槽将圆筒埋人或直接沉人到硬土层，称为浅埋式浅埋式，见图4-12b)n 当海床面以下有较厚的软土层时，可以将圆筒穿过软
47、土层插入到下卧持力层，称为深埋式，又称为插入式深埋式，又称为插入式，见图4-12c)。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.5.2 大直径圆筒大直径圆筒基础的构造基础的构造n 圆筒是大直径圆筒结构的基本单元，一般由钢筋混凝土制成，其平面形状多为圆形。n 圆筒的直径一般根据建筑物的稳定性和地基承载力由计算确定，但也要考虑施工条件和构造要求。n 圆筒的壁厚由强度和抗裂计算确定，并满足构造要求和施工条件，一般为300400mm。圆筒直径较大时，壁厚也相应加大。大直径圆筒大直径圆筒基础的构造基础
48、的构造大直径圆筒基础圆筒和趾脚构成有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。n 对于基床式大直径圆筒结构，为减少筒壁底部地基应力，可在筒底设置趾脚，内趾采用圆环形，外趾采用折线形，如图4-13所示。n 内外趾长度应考虑到筒壁底部的受力状态，使之不会由于过大的力矩而发生破坏，一般采用0.51.0m，且两者不宜相差过大。n 内外趾的设置也有利建筑物的抗滑和抗倾稳定性。4.5.2大直径圆筒大直径圆筒基础的构造基础的构造有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值
49、追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.5.3大直径圆筒大直径圆筒基础的计算基础的计算荷载计算荷载计算（1）筒内填料压力计算）筒内填料压力计算大直径圆筒内填料压力类似一筒仓压力，一般筒仓压力计算广泛采用杨森公式，但杨森公式适用于有底筒仓和无限深筒仓的情况。对于安放在可压缩地基上的无底圆筒，内填料与筒壁的相互作用特性与有底筒仓不同，也不同于无限深筒仓。大直径圆筒内。大直径圆筒内填料压力的计算目前尚无成熟的方法填料压力的计算目前尚无成熟的方法。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合
50、作环境。4.5.3大直径圆筒大直径圆筒基础的计算基础的计算荷载计算荷载计算（1）筒内填料压力计算）筒内填料压力计算参考C.H列瓦切夫的研究成果，将筒内填料划分为主动区、被动区和筒内填料划分为主动区、被动区和过渡区三个区过渡区三个区；n 筒内上部填料在自重和垂直超载作用下，相对筒壁向下运动，称为主动区I；n 筒内下部填料在地基垂直反力作用下，相对筒壁产生向上的位移，称为被动区III；n 在主动区和被动区之间可能存在一个过渡区II。有利于学习和创新的组织管理机制，创造充满活力的创新激励机制，以市场为导向，以顾客价值追求为中心的企业文化氛围，依赖既开放又相互信任的合作环境。4.5.3大直径圆筒大直径