风机振动对堤坝安全影响研究.pdf

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1、16低温建筑技术2010年第2期(总第140期)风机振动对堤坝安全影响研究周健，王旭辉，金炜枫(1．周济大学地下建筑与工程系．上海200002；2．同济大学岩土及地下工程教育部重点试验室。上海2000O2)【摘要】通过研究风机振动对风机基础、堤坝及临近建筑物的影响范围、影响程度，避免或减小风机基础对堤防安全的影响。本文采用有限差分法软件FLAC对风电场风机基础一地基系统进行动力数值计算，分析了风机正常发电工况下和极限荷载工况下的风机振动荷载引起基础及附近一定范围土体的振动特性和土体的加速度的分布规律。【关键词】风机振动；堤坝安全；基础一地基系统；FLAC数值模拟【中图分类号】'I"1543

2、5【文献标识码】B【文章编号】1001～6864(2010)02—0016—03风机基础和地基在运行期除了承受上部静荷载周均匀布置4根灌注桩，桩径D=0．80m，平均桩长外，还要承受由于风荷载产生的具有明显周期性的循45m。参考在南汇风电场现场风机基础周围土体取样环荷载。循环荷载一方面可弱化桩基承载力，使风机进行的土动力性能试验结果，确定地基土层分层及有基础产生不均匀沉降，另一方面会使软土地基在循环关计算参数。动应力作用下产生强度衰减，同时，应力波的传播还表2风机塔筒底部极限载荷会对临近的坝堤产生影响，可能导致心墙的开裂甚至整个堤坝的失稳破坏J。然而迄今为止，振动荷载对地基稳定性的影响分析

3、主要集中在地震荷载、波浪荷载、列车运行荷载和计算区域水平方向取300m(风力机基础中心线两动力机器振动等领域及其动力基础的研究上，而对风侧各150m)，深度方向自然地面标高向下取100m(坝顶荷载下风机振动引起的基础及临近建筑物相关影响标高高于自然地表5．86m)，桩采用梁单元模拟，土体等方面的研究很少。及承台采用实体单元模拟。根据当场风电场勘查资料，对风机基础一地基系Y统进行了数值建模，利用动力有限差分软件FLAC对基础一地基系统的正常发电工况、极限载荷工况的动力响应进行了数值模拟。研究了风机振动对地基及图1整体计算模型邻近的吹填土坝坝身的稳定性影响。1数值模型与计算参数剪力及弯矩表1风

4、力机地基土层及有关参数图2计算模型局邵土体本构模型采用粘弹性模型3j，由于FLAC采用显式算法，可以在每一计算步完成后动态修改土体单元的剪切模量和阻尼比，从而使土体的计算参数能够很好地符合室内动力学试验数据。桩和承台杨氏模量取3．0×10mPa，承台混凝土密度2500kN／m3，桩密度700kiN／m3(由于梁单元不占空间尺寸，故只考虑与该风电场工程风力机基础下分别沿半径R：土的密度之差)。以上泊松比均取0．2。侧边界及底6．50m的圆周均匀布置12根及沿半径R=2．0m的圆边界均采用多次透射边界条件(MTF)。作用于基础顶周健等：风机振动对堤坝安全影响研究17面的荷载包括剪力、弯矩、轴力

5、三种，每种荷载有包含制，因此，对本工程而言采用加速度标准更为直观。静力(均值)和动力(均值为0)两部分。2．2不同发电工况下加速度响应2风机基础与地基动力响应分析2．2．1正常发电工况2．1振动安全评价标准[22表3风机塔简底部极限载荷对于土石坝，振动作用可能引起的滑坡失稳破坏是首先需要关注的问题，对加速度的控制实际上就是对下滑力的控制，也就是对坝体抗滑安全系数的控N0DALSOLUTIONNODALSOLUT10NSTEp=2qD00S11E~P=2OOOS；UIB=ISUB=l11ME-50nME=50UX(AVG)Ux(AVG)RSYS=ORSYS=ODMX=．1l6121DMX=．

6、1O(}871SMN=．O048l5SMN=．oo3399SMX=．1l61O4SMX=．100871■■—■鼬■■■；拙02《警目挺t0～一J鞠自目■■一．003399．O25059．O4672．06,838．09004．O04815．029546．054277．0791的8．103738．O14229．03589．05755．O7921．1oo87l．017l8．O4l9l1．ol；6642．O91373．116104图3地基中水平加速度峰值分布等值线图图4地基中竖向加速度峰值分布等值线图NODALSOLUT【ONNODALSOLUT10NP=2oooSTEP：2ooOSUB=1SUB

7、=ITIME=50兀’ME=50UX(AVG)UXICAVG)RSYS=0RSYS=0DMX．-=．101553DIX=．0769O3SMN=．O26548SMN=．O21005021o05．O33423．045842．058261．070679．O26548．O432l3．059878．076542．0932O7027214．039633．052051．06447．076889．O34881．05l545．O6821．