CN113792408B - 一种风电机组基础的冲切承载力确定方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种风电机组基础的冲切承载力确定方法及系统，包括：获取风电机组基础的尺寸数据；根据尺寸数据、风电机组基础中圆形基础底板最大下压力设计值得到地基净反力；根据尺寸数据和基础混凝土抗拉强度设计值得到冲切承载力。具体提供一种圆形基础环偏心受压时，作用于圆形基础底板的冲切承载力确定方法，适用于开挖回填类基础圆形风机基础的冲切承载力计算，解决现有风机机组基础设计过程中仅对方形基础底板计算冲切承载力的局限性问题。

Description

一种风电机组基础的冲切承载力确定方法及系统
技术领域
本发明涉及风电机组地基基础技术领域，特别是涉及一种风电机组基础的冲切承载力确定方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
应用于风电工程的风机典型基础型式包括：扩展基础、群桩基础、岩石锚杆基础等，而在基础设计理论中，现行风电机组基础的设计规范仅提供方形基础底板的冲切计算方法，未提供偏心荷载作用下圆形基础底板受冲切时的承载力计算；其次，由于风电机组基础承受360°方向重复荷载和大偏心受力的特殊性，在实际工程中越来越多的采用圆形基础底板，而偏心荷载作用下圆形基础底板的冲切承载力的计算却无法依据方形基础底板冲切计算方法得到，所以在风电机组基础设计时，针对基础底板受冲切时的承载力计算存在的局限性问题是实际工程中目前所面临的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种风电机组基础的冲切承载力确定方法及系统，用于大偏心荷载作用下圆形基础底板的冲切承载力确定，适用于开挖回填类基础圆形风机基础的冲切承载力计算，解决现有风机机组基础设计过程中仅对方形基础底板计算冲切承载力的局限性问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种风电机组基础的冲切承载力确定方法，包括：
获取风电机组基础的尺寸数据；
根据尺寸数据、风电机组基础中圆形基础底板最大下压力设计值得到地基净反力；
根据尺寸数据和基础混凝土抗拉强度设计值得到冲切承载力。
作为可选择的实施方式，所述风电机组基础的尺寸数据包括基础环直径、圆形基础底板直径以及圆形基础底板有效高度。
作为可选择的实施方式，根据基础环直径、圆形基础底板直径、圆形基础底板有效高度以及圆形基础底板最大下压力设计值得到地基净反力，即：
其中，P为圆形基础底板最大下压力设计值；D为圆形基础底板直径；为圆形基础底板有效高度；/>为基础环直径；A为地基净反力。
作为可选择的实施方式，根据基础环直径、圆形基础底板有效高度和基础混凝土抗拉强度设计值得到冲切承载力，即：
其中，为冲切时截面高度影响系数；/>为基础混凝土抗拉强度设计值；B为冲切承载力；/>为圆形基础底板有效高度；/>为基础环直径。
作为可选择的实施方式，根据地基净反力对冲切承载力进行校验，所述校验过程为冲切承载力大于等于地基净反力。
作为可选择的实施方式，所述风电机组基础包括圆形基础底板和设于圆形基础底板圆心处的基础环，且基础环的截面为圆形。
作为可选择的实施方式，所述圆形基础底板和基础环的截面中心位于同一垂线上。
第二方面，本发明提供一种风电机组基础的冲切承载力确定系统，包括：
数据获取模块，被配置为获取风电机组基础的尺寸数据；
地基净反力确定模块，被配置为根据尺寸数据、风电机组基础中圆形基础底板最大下压力设计值得到地基净反力；
冲切承载力确定模块，被配置为尺寸数据和基础混凝土抗拉强度设计值得到冲切承载力。
第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成第一方面所述的方法。
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成第一方面所述的方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
基于现有风机机组基础设计过程中仅对方形基础底板计算冲切承载力的局限性问题，本发明提供一种风电机组基础的冲切承载力计算方法，具体是提供一种圆形基础偏心受压时作用于圆形基础底板的冲切承载力确定方法，适用于开挖回填类基础圆形风机基础的冲切承载力计算。
本发明提供的风电机组基础的冲切承载力确定方法及系统弥补了该领域圆形基础底板在大偏心荷载作用下圆形基础底板的冲切承载力校验计算，为该种基础型式在实践中的应用提供支撑。
本发明提供的风电机组基础的冲切承载力确定方法及系统中，还涉及对圆形基础底板抗冲切承载力的校核，根据力的平衡，通过地基净反力对冲切承载力进行校核，冲切承载力需大于等于地基净反力，为风机机组圆形基础底板的冲切计算提供安全可靠的方案，确保风机基础的运行安全。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1提供的风电机组基础示意图；
其中，1、顶部结构，2、基础环，3、圆形基础底板。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
如图1所示，本实施例提供的风电机组基础基于圆形基础底板构建，具体包括：顶部结构1、基础环2和圆形基础底板3；所述顶部结构1与基础环2连接，所述基础环2位于圆形基础底板3的圆心处，所述顶部结构1、基础环2和圆形基础底板3的横截面均为圆形，且三者的截面中心，即截面圆心位于同一垂线上。
优选地，所述垂线为圆形基础底板3圆心与基础环2截面中心相连得到的。
优选地，所述圆形基础底板3为钢筋混凝土浇注而成。
优选地，所述圆形基础底板3全部埋置于地面下。
优选地，所述顶部结构1可以为风电机组。
优选地，所述上部结构1传至圆形基础底板3的荷载分为下压力、水平力和弯矩。
优选地，本实施例提供的风电机组基础型式为独立式基础。
在本实施例中，提供一种上述风电机组基础的冲切承载力确定方法，具体包括以下步骤：
S1：获取风电机组基础的尺寸数据；
S2：根据尺寸数据、风电机组基础中圆形基础底板最大下压力设计值，得到地基净反力；
S3：根据尺寸数据和基础混凝土抗拉强度设计值，得到冲切承载力。
所述步骤S1中，所述风电机组基础的尺寸数据包括基础环直径、圆形基础底板直径D以及圆形基础底板有效高度/>。
所述步骤S2中，根据基础环直径、圆形基础底板直径D、圆形基础底板有效高度以及圆形基础底板最大下压力设计值P得到地基净反力A；
优选地，地基净反力A的计算公式如下：
其中，P为圆形基础底板最大下压力设计值，单位kN；D为圆形基础底板直径，单位m；为圆形基础底板有效高度，单位m；/>为基础环直径，单位m。
所述步骤S3中，根据基础环直径、圆形基础底板有效高度/>、基础混凝土抗拉强度设计值得到冲切承载力B；
优选地，冲切承载力B的计算公式如下：
其中，为冲切时截面高度影响系数；/>为基础混凝土抗拉强度设计值，单位kN/m3；
在本实施例中，根据地基净反力与冲切承载力的比较，确定冲切承载力，并根据力的平衡校验冲切承载力；即：。
本实施例提供一种风电机组基础的冲切承载力确定方法以及对冲切承载力的校核方法，其考虑的风电机组基础的破坏受力模型与实际破坏状态相近度高，利用本实施例测算的结果与实际破坏状态结果相符，完善了风电机组基础承载力计算的理论体系，为风电机组圆形基础的冲切计算提供安全可靠的方案，确保了风机基础的运行安全。
实施例2
本实施例提供一种风电机组基础的冲切承载力确定系统，包括：
数据获取模块，被配置为获取风电机组基础的尺寸数据；
地基净反力确定模块，被配置为根据尺寸数据、风电机组基础中圆形基础底板最大下压力设计值得到地基净反力；
冲切承载力确定模块，被配置为根据尺寸数据和基础混凝土抗拉强度设计值得到冲切承载力。
此处需要说明的是，上述模块对应于实施例1中所述的步骤，上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例1所公开的内容。需要说明的是，上述模块作为系统的一部分可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。
在更多实施例中，还提供：
一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例1中所述的方法。为了简洁，在此不再赘述。
应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元CPU，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器DSP、专用集成电路ASIC，现成可编程门阵列FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例1中所述的方法。
实施例1中的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例描述的各示例的单元即算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种风电机组基础的冲切承载力确定方法，其特征在于，包括：
获取风电机组基础的尺寸数据；
根据尺寸数据、风电机组基础中圆形基础底板最大下压力设计值得到地基净反力；所述风电机组基础的尺寸数据包括基础环直径、圆形基础底板直径以及圆形基础底板有效高度；根据基础环直径、圆形基础底板直径、圆形基础底板有效高度以及圆形基础底板最大下压力设计值得到地基净反力，即：
A＝0.25Pπ[D2-(d+2h0)2]
其中，P为圆形基础底板最大下压力设计值；D为圆形基础底板直径；h0为圆形基础底板有效高度；d为基础环直径；A为地基净反力
根据尺寸数据和基础混凝土抗拉强度设计值得到冲切承载力，即：
B＝0.7βhpπh0(d+h0)ft
其中，βhp为冲切时截面高度影响系数；ft为基础混凝土抗拉强度设计值；B为冲切承载力；h0为圆形基础底板有效高度；d为基础环直径。
2.如权利要求1所述的一种风电机组基础的冲切承载力确定方法，其特征在于，根据地基净反力对冲切承载力进行校验，所述校验过程为冲切承载力大于等于地基净反力。
3.如权利要求1所述的一种风电机组基础的冲切承载力确定方法，其特征在于，所述风电机组基础包括圆形基础底板和设于圆形基础底板圆心处的基础环，且基础环的截面为圆形。
4.如权利要求3所述的一种风电机组基础的冲切承载力确定方法，其特征在于，所述圆形基础底板和基础环的截面中心位于同一垂线上。
5.一种风电机组基础的冲切承载力确定系统，采用如权利要求1所述的一种风电机组基础的冲切承载力确定方法，其特征在于，包括：
数据获取模块，被配置为获取风电机组基础的尺寸数据；
地基净反力确定模块，被配置为根据尺寸数据、风电机组基础中圆形基础底板最大下压力设计值得到地基净反力；
冲切承载力确定模块，被配置为根据尺寸数据和基础混凝土抗拉强度设计值得到冲切承载力。
6.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求1-4任一项所述的方法。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求1-4任一项所述的方法。
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