風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng) 海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計規(guī)范 征求意見稿

1GB/TXXXXX—XXXX風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計規(guī)范本文件規(guī)定了海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計的外部條件、建模、載荷分析及支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。本文件適用于固定式和漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計、優(yōu)化及技術(shù)改造。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T18451.1風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計要求GB/T18709風(fēng)電場風(fēng)能資源測量方法GB/T18710風(fēng)電場風(fēng)能資源評估方法GB/T19072風(fēng)力發(fā)電機組塔架GB/T31517.1固定式海上風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計要求GB/T31519臺風(fēng)型風(fēng)力發(fā)電機組GB/T42600風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機組塔架和基礎(chǔ)設(shè)計要求GB/Z44047漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計要求GB50021巖土工程勘察規(guī)范GB/T51308海上風(fēng)力發(fā)電場設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1支撐結(jié)構(gòu)supportstructure支撐海上風(fēng)力發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)，可分為固定式支撐結(jié)構(gòu)和漂浮式支撐結(jié)構(gòu)。其中，固定式支撐結(jié)構(gòu)包含塔架、下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)；漂浮式支撐結(jié)構(gòu)包含塔架、浮體、系泊及錨固基礎(chǔ)。如圖1和圖2所示。2GB/TXXXXX—XXXX圖1固定式支撐結(jié)構(gòu)示意圖3GB/TXXXXX—XXXX圖2漂浮式支撐結(jié)構(gòu)示意圖3.2一體化建模integratedmodeling全面考慮所有外部環(huán)境因素對海上風(fēng)力發(fā)電機組運行的影響，建立包含海上風(fēng)力發(fā)電機組、支撐結(jié)構(gòu)以及風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)的數(shù)值分析模型。3.3一體化載荷分析integratedloadanalysis考慮風(fēng)載荷、波浪、海流、水位變化以及其他環(huán)境外載（如地震、海冰載荷等）同時作用下，進(jìn)行海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)動力時程響應(yīng)的耦合載荷計算方法。3.4一體化支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計integratedsupportstructuredesign綜合考慮風(fēng)力發(fā)電機組、塔架、固定式基礎(chǔ)、或漂浮式基礎(chǔ)以及其他相關(guān)組件的設(shè)計要求，基于不同設(shè)計工況下的一體化載荷時程結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的設(shè)計方法。3.5一體化設(shè)計integrateddesign全面考慮風(fēng)力發(fā)電機組、塔架、固定式基礎(chǔ)、漂浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的相互作用，以及環(huán)境因素（如風(fēng)、波浪、海流、海冰、地震等）的影響，進(jìn)行一體化建模、一體化載荷分析和一體化支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計的海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。3.64GB/TXXXXX—XXXX調(diào)諧質(zhì)量阻尼器tunedmassdamper（TMD）通過與風(fēng)力發(fā)電機組主結(jié)構(gòu)形成共振來吸收和耗散結(jié)構(gòu)振動能量，從而減小風(fēng)力發(fā)電機組結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)的裝置。4符號與縮略語4.1符號下列符號適用于本文件。Hs波浪譜有義波高Tp譜峰周期縮略語Vhub輪轂高度風(fēng)速Vin切入風(fēng)速Vout切出風(fēng)速Vr額定風(fēng)速4.2縮略語下列縮略語適用于本文件。COD：同向（Co-directional）DLC：設(shè)計載荷工況（DesignLoadCase）ECD：方向變化的極端相干陣風(fēng)（ExtremeCoherentGustwithDirectionChange）ECM：極端海流模型（ExtremeCurrentModel）EDC：極端風(fēng)向變化（ExtremeDirectionChange）EDCT：臺風(fēng)極端風(fēng)向變化（ExtremeDirectionChangeTyphoon）EOG：極端運行陣風(fēng)（ExtremeOperatingGust）EOGT：臺風(fēng)極端運行陣風(fēng)（ExtremeOperatingGustTyphoon）ESS：極端海況（ExtremeSeaState）EWMT：臺風(fēng)極端風(fēng)速模型（ExtremeWindSpeedModelTyphoon）EWLR：極端水位范圍（ExtremeWaterLevelRange）EWS：極端風(fēng)切變（ExtremeWindShear）EWM：極端風(fēng)速模型（ExtremeWindSpeedModel）MIS：方向偏差（Misaligned）MUL：多向（Multi-directional）MSL：平均海平面（MeanSeaLevel）NCM：正常海流模型（NormalCurrentModel）NTM：正常湍流模型（NormalTurbulenceModel）NWP：正常風(fēng)廓線模型（NormalWindProfileModel）NWLR：正常水位范圍（NormalWaterLevelRange）NSS：正常海況（NormalSeaState）SSS：惡劣海況（SevereSeaState）5GB/TXXXXX—XXXX5基本規(guī)定5.1一體化設(shè)計流程應(yīng)包括以下步驟：a)外部條件評估：對風(fēng)況、海洋條件（如波浪、海流、水位、海冰等）、地質(zhì)條件及地震等進(jìn)行全面評估，獲取必要的環(huán)境參數(shù)和設(shè)計輸入數(shù)據(jù)；b)工況定義：明確設(shè)計工況，確定載荷組合和設(shè)計要求，涵蓋啟停機、正常運行、生存、故障及特殊工況；c)建模：建立包括海上風(fēng)力發(fā)電機組、支撐結(jié)構(gòu)（含固定式及漂浮式）、控制系統(tǒng)等的一體化數(shù)值分析模型，模型應(yīng)準(zhǔn)確反映結(jié)構(gòu)動力學(xué)特性所有外部環(huán)境因素的影響；d)載荷分析：采用時程分析方法進(jìn)行載荷仿真，全面考慮風(fēng)、波浪、海流、水位、海冰、地震等多種環(huán)境載荷與整機系統(tǒng)的耦合作用，評估結(jié)構(gòu)的載荷響應(yīng)；e)結(jié)構(gòu)設(shè)計：根據(jù)一體化載荷分析結(jié)果進(jìn)行支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計，評估其強度、穩(wěn)定性、疲勞壽命，優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，確保安全性和經(jīng)濟性；f)迭代優(yōu)化：根據(jù)模擬及試驗結(jié)果進(jìn)行循環(huán)設(shè)計，確保所有設(shè)計指標(biāo)滿足要求。5.2一體化設(shè)計應(yīng)采用以分項系數(shù)表達(dá)的極限狀態(tài)設(shè)計方法，并根據(jù)不同工況進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分析驗算。具體包括以下內(nèi)容：a)分項系數(shù)法：通過引入分項安全系數(shù)來考慮各種不確定因素的方法。在極限狀態(tài)設(shè)計中，分項系數(shù)法用于評估結(jié)構(gòu)在不同設(shè)計工況下的安全性和可靠性；b)設(shè)計值計算：將標(biāo)準(zhǔn)值乘以或除以相應(yīng)的分項系數(shù)得到設(shè)計值；c)極限狀態(tài)定義：極限狀態(tài)包括承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)涵蓋結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性，正常使用極限狀態(tài)涵蓋結(jié)構(gòu)的變形和振動等性能。5.3一體化設(shè)計應(yīng)進(jìn)行包含海上風(fēng)力發(fā)電機組及支撐結(jié)構(gòu)在內(nèi)的整體動力時程載荷分析并協(xié)同支撐結(jié)構(gòu)在統(tǒng)一規(guī)范體系內(nèi)設(shè)計。具體應(yīng)包括以下內(nèi)容：a)整體動力時程載荷分析：采用時程分析方法，評估風(fēng)力發(fā)電機組及支撐結(jié)構(gòu)在不同工況下的動態(tài)響應(yīng)，包括風(fēng)載、浪載、流載等多種環(huán)境載荷的耦合作用。b)支撐結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計應(yīng)包括：基于一體化載荷進(jìn)行塔架、固定式基礎(chǔ)和漂浮式基礎(chǔ)設(shè)計，評估結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。1)塔架設(shè)計：考慮海上風(fēng)力發(fā)電機組運行和停機狀態(tài)下的載荷效應(yīng)，進(jìn)行強度、穩(wěn)定性和疲勞壽命分析；2)固定式基礎(chǔ)設(shè)計：包括單樁、導(dǎo)管架、吸力筒等，考慮地基土層特性和環(huán)境載荷的影響，進(jìn)行動態(tài)響應(yīng)分析和優(yōu)化設(shè)計；3)漂浮式基礎(chǔ)設(shè)計：包括浮體和系泊系統(tǒng)等，考慮海洋環(huán)境載荷和地質(zhì)條件的影響，進(jìn)行承載力和穩(wěn)定性分析。c)統(tǒng)一規(guī)范體系：確保支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計在統(tǒng)一規(guī)范體系內(nèi)進(jìn)行，以保證設(shè)計的一致性和協(xié)調(diào)性。遵循相關(guān)國家和國際標(biāo)準(zhǔn)，確保設(shè)計的科學(xué)性和可靠性。d)迭代優(yōu)化：在設(shè)計過程中進(jìn)行多輪次的迭代優(yōu)化，基于模擬和實驗結(jié)果不斷改進(jìn)設(shè)計，確保滿足所有設(shè)計要求和標(biāo)準(zhǔn)。5.4環(huán)境條件評估應(yīng)確保各環(huán)境參數(shù)及聯(lián)合概率分布的獲取方法合理有效，數(shù)據(jù)處理過程明確。具體應(yīng)包括以下內(nèi)容：a)參數(shù)獲取方法：獲取環(huán)境參數(shù)包括但不限于：6GB/TXXXXX—XXXX1)風(fēng)況：通過長期實測數(shù)據(jù)或高精度風(fēng)資源評估模型獲取年平均風(fēng)速、風(fēng)向分布、湍流強度等參數(shù)；2)波浪：通過波浪觀測數(shù)據(jù)或波浪數(shù)值模型獲取波高、波周期、波向等參數(shù)；3)海流：通過海流觀測數(shù)據(jù)或海流數(shù)值模型獲流速和流向等參數(shù)；4)海冰：通過現(xiàn)場觀測、實驗和衛(wèi)星遙感獲取冰厚、冰速、冰向和海冰強度等參數(shù)；5)地震：通過地震規(guī)范或地震安全性評價獲取地震動參數(shù)；6)水位：通過水位觀測或數(shù)值模擬等方法獲取水位變化情況。b)數(shù)據(jù)處理過程：明確數(shù)據(jù)處理過程，包括數(shù)據(jù)采集、篩選、校驗、分析和存儲等步驟。具體包括：1)數(shù)據(jù)采集：采用高精度儀器和設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場觀測，確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和完整性；2)數(shù)據(jù)篩選：對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行初步篩選，剔除異常值和噪聲數(shù)據(jù)；3)數(shù)據(jù)校驗：采用多種方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，包括與歷史數(shù)據(jù)對比、模型驗證等；4)數(shù)據(jù)分析：采用統(tǒng)計分析方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取設(shè)計所需的環(huán)境參數(shù)；5)數(shù)據(jù)存儲：建立規(guī)范的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)的長期保存和可追溯性。c)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制：采用嚴(yán)格的數(shù)據(jù)質(zhì)量控制措施，確保環(huán)境參數(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性。具體包括：1)定期校準(zhǔn)觀測儀器和設(shè)備；2)建立數(shù)據(jù)質(zhì)量控制流程，定期審核和更新；3)采用多源數(shù)據(jù)交叉驗證方法，提高數(shù)據(jù)的可靠性。5.5一體化建模應(yīng)全面考慮對海上風(fēng)力發(fā)電機組運行產(chǎn)生有利及不利影響的所有外部環(huán)境因素。6外部條件6.1一般規(guī)定6.1.1海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計應(yīng)考慮環(huán)境及電網(wǎng)等條件對海上風(fēng)力發(fā)電場建設(shè)和運營過程的影響。6.1.2海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計應(yīng)考慮正常運行期間頻繁出現(xiàn)的正常外部條件和重現(xiàn)期為1年及50年的極端外部條件，針對漂浮式支撐結(jié)構(gòu)魯棒性設(shè)計還應(yīng)考慮500年一遇的極端外部條件。6.1.3海上風(fēng)電場工程區(qū)域應(yīng)有至少1年實測風(fēng)數(shù)據(jù)，具體要求應(yīng)按照GB/T18709的規(guī)定，測風(fēng)數(shù)據(jù)應(yīng)包含風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓和標(biāo)準(zhǔn)偏差的實測時間序列數(shù)據(jù)。6.1.4海上風(fēng)電場測風(fēng)有效數(shù)據(jù)的完整率應(yīng)不低于90%，完整率的計算方法應(yīng)符合GB/T18710的規(guī)定。6.1.5海上風(fēng)電場工程區(qū)域應(yīng)有至少1年實測逐時水位、波浪、海流等資料，不少于20年實測或數(shù)值模擬的長序列逐時水位、波浪、海流等資料及多個典型時段的實測海底地形資料和歷史海圖資料。相關(guān)資料應(yīng)符合GB/T51308的有關(guān)規(guī)定，并應(yīng)按GB/T31517.1的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行海洋水文環(huán)境條件評估。6.1.6在缺少工程區(qū)域長期實測數(shù)據(jù)的情況下，宜使用數(shù)學(xué)模型開展工程區(qū)域不少于20年的海洋水文條件數(shù)值模擬，基于模擬結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析，確定工程區(qū)域任意位置的海洋水文設(shè)計要素。數(shù)值模擬應(yīng)采用機理成熟、應(yīng)用廣泛的數(shù)值模型工具，且能合理反映所模擬要素在目標(biāo)海域的物理演化過程。6.2風(fēng)況6.2.1一體化載荷分析風(fēng)況條件應(yīng)根據(jù)測風(fēng)數(shù)據(jù)確定，采用的風(fēng)況模型應(yīng)滿足GB/T18451.1的相關(guān)規(guī)6.2.2風(fēng)速概率分布模型應(yīng)根據(jù)工程場區(qū)測風(fēng)結(jié)果確定，可采用GB/T18451.1中相關(guān)計算方法7GB/TXXXXX—XXXX6.2.3海上風(fēng)電場址不同風(fēng)速下的湍流取值應(yīng)根據(jù)實測風(fēng)資源數(shù)據(jù)確定，且應(yīng)考慮海上風(fēng)電場尾流的影響。6.2.4輪轂高度處50年一遇的10分鐘平均極端風(fēng)速宜利用場址鄰近參考?xì)庀笳镜臄U展資料或數(shù)值模型進(jìn)行評估。在熱帶和亞熱帶地區(qū)，以熱帶和溫帶氣旋為主時，可采用蒙特卡洛仿真方法（MCS）評估熱帶氣旋的極端風(fēng)速，具體方法可參考GB/T18451.1-2022的附錄J。6.2.5海上風(fēng)電場址空氣密度的計算應(yīng)遵循GB/T18710的相關(guān)規(guī)定。6.2.6若工程場區(qū)屬于臺風(fēng)多發(fā)地區(qū)，一體化載荷分析應(yīng)考慮臺風(fēng)的影響，臺風(fēng)風(fēng)況應(yīng)滿足GB/T31519的有關(guān)規(guī)定。6.3波浪6.3.1一體化設(shè)計采用的波浪特征參數(shù)值應(yīng)滿足：a)正常海況條件應(yīng)獲得輪轂高度的平均風(fēng)速Vhub、有義波高Hs和譜峰周期Tp的長期聯(lián)合概率分布及風(fēng)向和浪向的聯(lián)合概率分布。b)惡劣海況條件應(yīng)考慮正常發(fā)電工況時有義波高和風(fēng)速的聯(lián)合概率為50年一遇，可基于場址的海洋氣象數(shù)據(jù)采用“反向一階可靠度分析方法（IFORM）”外推確定，具體方法可按照GB/T31517.1-2022附錄F；或可采用重現(xiàn)期為50年的有義波高Hs,50作為保守值。c)極端海況條件應(yīng)考慮重現(xiàn)期為50年和1年的有義波高Hs,50、Hs,1及對應(yīng)的譜峰周期范圍；重現(xiàn)期為50年和1年的單個極大波高H50、H1及對應(yīng)的波周期范圍。6.3.2隨機海況的不規(guī)則波列宜通過波浪譜進(jìn)行分析；波浪譜宜根據(jù)地理區(qū)域、待模擬海況的惡劣程度和相關(guān)的使用條件確定。6.3.3海上風(fēng)電場波浪以風(fēng)浪為主時，對于已充分成長、無限風(fēng)區(qū)的海浪及疲勞分析時，宜采用P-M（Pierson-Moskowitz）波浪譜或文圣常譜；對于不同成長階段、有限風(fēng)區(qū)的海浪及極限工況分析時，宜采用Jonswap波浪譜或文圣常譜；根據(jù)工程海域?qū)嶋H情況，也可采用其他波浪譜形式。6.3.4疲勞載荷計算應(yīng)考慮不同平均風(fēng)速下的一系列正常海況，并應(yīng)確保這些正常海況的數(shù)量和分辨率足以預(yù)測與海洋水文要素長期完整分布有關(guān)的疲勞損傷。6.3.5輪轂高度的平均風(fēng)速、有義波高Hs和譜峰周期Tp的長期聯(lián)合概率分布及風(fēng)向和浪向的聯(lián)合概率分布應(yīng)滿足GB/T31517.1中的要求。6.3.6極端海況下的波浪要素特征值應(yīng)根據(jù)長期海洋氣象數(shù)據(jù)庫進(jìn)行評估。如果沒有充分的海洋氣象數(shù)據(jù)可用于評估極大波高和相關(guān)波周期范圍，對于深水，宜參考GB/T31517.1進(jìn)行評估。6.4海流6.4.1海流特征評估應(yīng)給出工程海域的潮流類型、海流時空變化規(guī)律、海流矢量圖、潮流可能最大流速、余流特性等內(nèi)容。6.4.2設(shè)計海流條件評估應(yīng)結(jié)合目標(biāo)區(qū)域的海流特征考慮下述分量：a)由潮汐、風(fēng)暴潮和大氣壓力變化等引起的次表層流Utide。b)風(fēng)生近表層流Uwind?？偟牧魉賾?yīng)是上述分量的矢量和，且波浪引起的水質(zhì)點速度應(yīng)與海流速度進(jìn)行矢量疊加。海流對波長和波周期的影響一般較小，可忽略不計。海流各分量分布模型具體參考GB/T31517.1。6.5水位8GB/TXXXXX—XXXX平均海平面（MSL）、風(fēng)暴潮增水、風(fēng)暴潮減水、不同重現(xiàn)期水位、乘潮水位等水位特征值。對于受潮汐影響明顯的區(qū)域，還應(yīng)給出平均高潮位、平均低潮位、最大潮差、最小潮差、平均潮差、平均漲潮歷時、平均落潮歷時等特征值。6.5.2對于潮間帶風(fēng)電場和部分淺海風(fēng)電場工程，應(yīng)進(jìn)行乘潮水位的分析計算。6.5.3對于海平面上升敏感海域風(fēng)電場工程，宜考慮海平面上升因素對水位的影響。6.6海冰6.6.1渤海灣、北黃海等海冰區(qū)域應(yīng)對工程場址范圍內(nèi)及附近海域進(jìn)行海冰調(diào)查，收集獲取包括冰期、冰情等級、冰厚、冰密集度、冰強度、結(jié)冰范圍、冰類型、海冰漂流方向、冰速、冰盤尺信息等。6.6.2設(shè)計海冰條件評估應(yīng)包含以下參數(shù)：a)海冰的基本參數(shù)，包含有效冰期；1年、20年、50年一遇冰厚度極值；海冰擠壓強度；海冰彎曲強度；平均冰速；海冰主方向；b)冰厚概率分布；c)冰速概率分布；d)冰向概率分布；e)海上風(fēng)電基礎(chǔ)抗冰錐結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)獲取冬季平均水位、冬季最高潮位和冬季最低潮位等歷史觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。6.7海生物6.7.1應(yīng)在可靠的參考資料、當(dāng)?shù)亟?jīng)驗和現(xiàn)有測量結(jié)果的基礎(chǔ)上，評估海生物的厚度及其對水深的依賴性。有必要對特定場址進(jìn)行研究，以確定海生物的性質(zhì)、可能的厚度和水深依賴性。6.7.2附著海生物對結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面積的影響可采用等效直徑來考慮，等效直徑可按下式計算：式中：D——等效直徑，單位米（m）；Dc——構(gòu)件直徑，單位米（mt——附著海生物的平均厚度，單位米（m）。6.7.3附著海生物的結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面的粗糙度k取值為0.005m~0.05m，對波流載荷的影響可采用等效水動力系數(shù)來考慮。6.7.4附著海生物密度宜通過實際調(diào)查后確定。當(dāng)無實測資料時，可取1300kg/m3~1400kg/m3。6.8地質(zhì)條件6.8.1海上風(fēng)電場場址工程地質(zhì)勘察應(yīng)在海上風(fēng)力發(fā)電機組機位點位置及其周圍的一定范圍內(nèi)進(jìn)行?？辈靺^(qū)域應(yīng)覆蓋海上風(fēng)電場所有海上風(fēng)力發(fā)電機組機位點。6.8.2海上風(fēng)電場場址工程地質(zhì)勘察至少應(yīng)包括下列內(nèi)容：水深和海底地形，海底面狀況以及自然的或人為的海底障礙物，海底地層的結(jié)構(gòu)特征、空間分布及其物理力學(xué)性質(zhì)，災(zāi)害地質(zhì)、地震因素。6.8.3海上風(fēng)電場工程應(yīng)進(jìn)行工程地質(zhì)條件評價，內(nèi)容應(yīng)包括水文地質(zhì)概況、環(huán)境水與土層腐蝕性分析、不良地質(zhì)作用、場地土類型劃分、場地類別劃分、場地穩(wěn)定性及適宜性評價、天然地基可行性分析、海上風(fēng)電場基礎(chǔ)選型和沉(成)樁可行性分析等。9GB/TXXXXX—XXXX6.8.4海上風(fēng)電場工程巖土的分類應(yīng)符合GB50021的有關(guān)規(guī)定。6.8.5海床高程應(yīng)根據(jù)地形測量成果及海床演變成果確定。6.8.6海洋巖土物理力學(xué)參數(shù)應(yīng)綜合分析工程地質(zhì)勘察成果、樁基型式、原位測試成果和工程場區(qū)樁基礎(chǔ)靜載試驗成果確定。6.9電網(wǎng)條件一年內(nèi)電網(wǎng)斷電20次,斷電持續(xù)時間不超過6h可按照正常工況進(jìn)行設(shè)置。而斷電持續(xù)3個月應(yīng)視為極端工況。涉及到的場址電網(wǎng)條件的定義及評估其他要求可參考GB/T18451.1-2022執(zhí)行。6.10地震條件6.10.1一體化設(shè)計應(yīng)確定下列地震條件：a)工程區(qū)域歷史上的地震活動情況以及近期的地震活動和征兆；b)工程區(qū)域地震動峰值加速度、地震基本烈度和特征周期等地震動參數(shù)；c)工程區(qū)域海底土壤由于地震引起的液化失穩(wěn)、滑移和震陷的可能性分析。6.10.2海上風(fēng)力發(fā)電機組及支撐結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計應(yīng)采用經(jīng)地震安全性評價且按相關(guān)要求批準(zhǔn)通過的場地地震動參數(shù)，地震動參數(shù)包括場地地表水平向地震動峰值加速度、加速度反應(yīng)譜。如果在設(shè)計階段無法獲取實測地震加速度記錄，則宜在地震安全性評價時，對場地相關(guān)地震譜進(jìn)行評價和擬合。6.10.3海上風(fēng)電機組及支撐結(jié)構(gòu)的地震作用計算應(yīng)采用時程分析方法。6.11其他環(huán)境條件宜考慮氣溫、水溫、濕度、鹽度、覆冰、涌潮等其他環(huán)境條件對一體化設(shè)計的影響。其它環(huán)境條件可根據(jù)代表值或環(huán)境條件的變化范圍來確定。環(huán)境參數(shù)選擇設(shè)計值時應(yīng)考慮多種條件同時發(fā)生的可能性。7一體化建模7.1一般規(guī)定7.1.1固定式支撐結(jié)構(gòu)一體化模型應(yīng)包括風(fēng)輪-機艙組件、塔架模型、下部結(jié)構(gòu)模型以及基礎(chǔ)和地基模型。漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)一體化模型應(yīng)包括風(fēng)輪-機艙組件、塔架模型、浮體、系泊及錨固模型。風(fēng)輪-機艙組件應(yīng)包括風(fēng)輪、傳動系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及發(fā)電系統(tǒng)等關(guān)鍵部件。7.1.2一體化模型中的阻尼應(yīng)包括材料阻尼、水動力粘性阻尼、輻射阻尼和土壤阻尼。其中，鋼結(jié)構(gòu)材料阻尼比通常取值為0.0023，粘性阻尼通常包含于水動力計算Morison公式中的拖曳力項，輻射阻尼計算方法詳見附錄A，土壤阻尼需要通過巖土工程專業(yè)分析得到。實際工程項目中，若無法獲取準(zhǔn)確的支撐結(jié)構(gòu)輻射阻尼和土壤阻尼，可通過適當(dāng)提高材料阻尼比的方式進(jìn)行補償，概念設(shè)計階段三者的阻尼比之和宜等效7.1.3基礎(chǔ)和地基模型應(yīng)充分考慮地基和基礎(chǔ)在不同外載作用下非線性剛度和阻尼。如果經(jīng)分析證明不會對泥面以上的支撐結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)與荷載響應(yīng)造成影響可允許采用泥面剛度、質(zhì)量、阻尼矩陣代替泥面以下基礎(chǔ)與土的相互作用。7.1.4一體化載荷分析所用多體動力學(xué)模型與一體化支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計所用有限元分析模型在動力學(xué)特性上應(yīng)保持一致，模型應(yīng)具有相同的質(zhì)量分布和轉(zhuǎn)動慣量，同時針對同一建模對象在相同的邊界條件下，應(yīng)通過計算對比確認(rèn)模型一階模態(tài)頻率相差不超過2%。7.1.5風(fēng)輪-機艙組件如需簡化，應(yīng)確保模型簡化不影響海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)模型的動力學(xué)特性。GB/TXXXXX—XXXX7.1.6風(fēng)力發(fā)電機組模型的要求應(yīng)滿足GB/T18451.1的有關(guān)規(guī)定。7.1.7海上風(fēng)力發(fā)電機組一體化建模應(yīng)針對不同結(jié)構(gòu)部件采用不同的局部坐標(biāo)系，如圖3所示。葉片坐標(biāo)系偏航軸承坐標(biāo)系固定輪轂坐標(biāo)系塔底坐標(biāo)系圖3一體化建模坐標(biāo)系7.2葉片7.2.1葉片應(yīng)合理表征葉片的氣動和結(jié)構(gòu)屬性并采用合理的梁單元建模。針對氣動屬性，葉片模型應(yīng)至少包含沿葉片展向分布的氣動翼型、翼型弦長、翼型相對厚度、氣動扭角等參數(shù)；針對結(jié)構(gòu)屬性，葉GB/TXXXXX—XXXX片模型應(yīng)至少包含沿葉片展向分布的中性軸位置、質(zhì)量中心和剪切中心位置、質(zhì)量及慣量分布、抗彎抗扭及軸向拉伸剛度、結(jié)構(gòu)材料阻尼等參數(shù)。7.2.2長柔葉片不應(yīng)采用基于線性、小變形假設(shè)的梁單元建模，宜采用基于幾何精確梁理論的梁單元建模；若分段合理能夠保證在每一分段內(nèi)的葉片變形足夠小，可采用線性梁理論對葉片進(jìn)行分段建模。7.2.3葉片翼型在不同攻角下的升力系數(shù)、阻力系數(shù)及扭矩系數(shù)等參數(shù)可通過風(fēng)洞試驗獲取。7.2.4葉片截面間距應(yīng)確保所建模型可表征葉片截面屬性沿葉片展向的連續(xù)變化。7.3傳動鏈及結(jié)構(gòu)件7.3.1傳動鏈建模應(yīng)確保動力荷載可準(zhǔn)確傳遞。7.3.2風(fēng)力發(fā)電機組傳動鏈建模應(yīng)考慮傳動鏈主要部件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量、扭轉(zhuǎn)剛度、阻尼等對系統(tǒng)傳動及載荷的影響。7.3.3傳動鏈模型可進(jìn)行簡化，但簡化模型應(yīng)通過模擬和試驗等方法驗證荷載傳遞的等效性。7.3.4機械結(jié)構(gòu)件可等效為包含質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量及慣性矩等參數(shù)的質(zhì)量點。7.4控制器7.4.1一體化仿真模型應(yīng)包含與風(fēng)力發(fā)電機組實際運行時所執(zhí)行的相同控制策略，以確保仿真得到與風(fēng)機實際運行時相同的機組狀態(tài)及荷載響應(yīng)。7.4.2一體化仿真模型可采用外部動態(tài)鏈接庫程序?qū)刂破鬟M(jìn)行建模?？刂瞥绦蚺c一體化載荷仿真程序應(yīng)實現(xiàn)通訊功能，一體化載荷仿真程序在指定時間步向控制程序輸出控制算法所需的輸入，并經(jīng)過控制算法計算后向一體化載荷仿真程序輸出控制指令。7.4.3風(fēng)力發(fā)電機組正常發(fā)電工況中的控制器應(yīng)保證風(fēng)力發(fā)電機組運行在安全的轉(zhuǎn)速范圍，即最小轉(zhuǎn)速n1和最大轉(zhuǎn)速n3之間，如圖4所示。同時控制器應(yīng)具備實現(xiàn)葉輪過速的功能，即葉輪轉(zhuǎn)速超過n3,達(dá)到n4或na，并觸發(fā)對應(yīng)的安全鏈保護停機策略，以實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機組過速工況的仿真。圖4海上風(fēng)力發(fā)電機組風(fēng)輪轉(zhuǎn)速運行范圍閾值圖7.4.4一體化載荷仿真分析應(yīng)合理考慮風(fēng)力發(fā)電機組功率運行范圍，見圖5。GB/TXXXXX—XXXX圖5功率運行圖7.4.5一體化載荷仿真應(yīng)考慮控制器功能失效對載荷的影響，如保護系統(tǒng)的傳感器失效、發(fā)電機過速、剎車系統(tǒng)（包括變槳系統(tǒng)和電磁剎車）、涵蓋風(fēng)向測量的偏航系統(tǒng)、加速度監(jiān)測系統(tǒng)及各類降載手段所需的軟硬件系統(tǒng)等。7.4.6漂浮式風(fēng)力發(fā)電機組控制器應(yīng)能實現(xiàn)破艙、斷纜等故障識別與預(yù)警。7.5塔架模型7.5.1塔架模型宜采用梁單元進(jìn)行建模，包括節(jié)點坐標(biāo)、截面屬性、材料屬性以及氣動阻力系數(shù)等參數(shù)。7.5.2塔架模型中的法蘭宜采用質(zhì)量點的形式進(jìn)行模擬。模型中不影響塔架整體剛度的構(gòu)件可采用質(zhì)量點的形式建模。7.6固定式下部結(jié)構(gòu)模型7.6.1固定式下部結(jié)構(gòu)模型宜采用梁單元建模，包括節(jié)點坐標(biāo)、截面屬性、材料屬性、氣動及水動阻力系數(shù)等參數(shù)。7.6.2下部結(jié)構(gòu)中的法蘭宜采用質(zhì)量點的形式建模。其中附屬構(gòu)件、電氣設(shè)備等不影響結(jié)構(gòu)整體剛度的構(gòu)件宜采用質(zhì)量點的形式建模。7.6.3下部結(jié)構(gòu)的模擬應(yīng)考慮環(huán)境條件的影響，包括沖刷，腐蝕，海生物附著。其中，極端工況下應(yīng)考慮最大沖刷深度和最大腐蝕量，疲勞工況應(yīng)考慮平均沖刷深度和平均腐蝕量。7.7漂浮式基礎(chǔ)模型7.7.1漂浮式一體化載荷仿真模型中的浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模型宜采用梁單元進(jìn)行建模，梁單元的質(zhì)量、剛度屬性應(yīng)依據(jù)實際浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行等效，以合理表征真實浮式基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)特征。若經(jīng)過分析驗證浮式基礎(chǔ)的彈性對漂浮式風(fēng)機的整體動態(tài)特性影響可忽略，則可將浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模型簡化為剛體模型。漂浮式基礎(chǔ)的水動力載荷模型宜采用勢流理論疊加Morison公式粘性拖曳力項或勢流理論疊加水動力粘性阻尼矩陣的方式建模，所建水動力模型應(yīng)與水池試驗或高質(zhì)量CFD數(shù)值仿真結(jié)果進(jìn)行對比標(biāo)定。漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計中的組件建模要求見表1。GB/TXXXXX—XXXX表1漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計中的組件建模要求以漂浮物運動分析的目的，其中葉片柔性不影響浮體剛性旋轉(zhuǎn)軸。如果齒輪傳動系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)頻率足夠高而7.7.2漂浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等效模型如無法保證所有方向的結(jié)構(gòu)剛度一致，應(yīng)保證主要受力方向一致。浮體或部分浮體宜采用有限元或多體模型表征結(jié)構(gòu)彈性變形，宜采用梁單元模擬細(xì)長結(jié)構(gòu)的柔性特征。7.7.3漂浮式海上風(fēng)力風(fēng)電機組一體化支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)進(jìn)行水池試驗或CFD仿真驗證，以標(biāo)定水動力模型中的拖曳力系數(shù)、流載荷、水動力阻尼及非線性抨擊等影響。7.7.4漂浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模型應(yīng)考慮腐蝕及海生物附著等環(huán)境條件的影響。7.8基礎(chǔ)及地基模型7.8.1基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)宜使用合理的力學(xué)模型模擬。等效模型應(yīng)同時保證等效后模型的剛度和重量與等效前模型相同。a)樁基礎(chǔ)等桿件結(jié)構(gòu)可采用梁單元或殼單元進(jìn)行模擬；b)筒型基礎(chǔ)等薄壁結(jié)構(gòu)可采用殼單元或等效模型模擬；c)由鋼板焊接成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)宜根據(jù)實際結(jié)構(gòu)采用殼單元或等效模型模擬。7.8.2對于受高階模態(tài)影響的支撐結(jié)構(gòu)，模型應(yīng)將除基礎(chǔ)主體結(jié)構(gòu)以外的附屬構(gòu)件的重量和基礎(chǔ)與水體相互作用的附連水質(zhì)量考慮在內(nèi)。7.8.3地基基礎(chǔ)建模應(yīng)充分考慮不同基礎(chǔ)型式與地基相互作用特征，采用受力明確的方式建立方便工程使用的模型。a)長細(xì)樁可采用P-Y、T-Z和Q-Z曲線模擬；b)短粗樁宜采用三維有限元或者其他等效模型；c)重力式基礎(chǔ)可采用半無限空間彈性力學(xué)分析方法得到垂直向、側(cè)向、彎曲、扭轉(zhuǎn)彈簧的剛度。7.8.4若經(jīng)論證泥面剛度矩陣對上部結(jié)構(gòu)的動力效應(yīng)影響可忽略，可使用該等效方法代替泥下全部的樁土相互作用。GB/TXXXXX—XXXX7.8.5對于和載荷關(guān)系敏感的樁土非線性剛度，宜采用能夠考慮非線性剛度的彈簧或地基基礎(chǔ)模型或者對風(fēng)力發(fā)電機組載荷計算工況采用對應(yīng)不同的泥面剛度矩陣。7.8.6載荷分析過程中動力模態(tài)阻尼比應(yīng)考慮土壤阻尼的貢獻(xiàn)，土壤阻尼可通過能夠考慮樁土作用滯回效應(yīng)的土體本構(gòu)模型進(jìn)行評估。7.8.7對于地震工況，如果判定有土壤液化情況，應(yīng)考慮其對地基基礎(chǔ)相互作用剛度和土壤阻尼的影響。7.8.8地基基礎(chǔ)模型應(yīng)考慮長期風(fēng)力發(fā)電機組運行環(huán)境受載條件下的累積循環(huán)效應(yīng)。7.9系泊系統(tǒng)模型7.9.1系泊系統(tǒng)宜采用集中質(zhì)量法和非線性、大變形有限元法等動態(tài)模型建模，以合理考慮系泊系統(tǒng)自身的慣性、水動阻尼、波浪荷載、泥面接觸等動態(tài)效應(yīng)。針對系泊系統(tǒng)設(shè)計必須采用動態(tài)系泊模型。若設(shè)計對象為除系泊系統(tǒng)外的其他部件，若經(jīng)過驗證證實系泊系統(tǒng)動態(tài)效應(yīng)對其他部件的運動、荷載響應(yīng)影響小至可忽略，則可將系泊系統(tǒng)模型簡化為準(zhǔn)靜態(tài)的位移-回復(fù)力曲線，以提升仿真效率。7.9.2漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機組系泊線模型應(yīng)合理考慮其軸向拉伸剛度。若采用聚酯纜、尼龍繩等合成纖維系泊材料，應(yīng)合理考慮其軸向剛度的非線性和時變性特征，系泊線的抗彎剛度通?？珊雎圆挥嫛?.9.3系泊系統(tǒng)中錨鏈建模應(yīng)合理考慮腐蝕裕量，滿足系泊系統(tǒng)全壽命周期結(jié)構(gòu)安全。7.9.4系泊系統(tǒng)建模應(yīng)考慮海生物的對系泊線的重量、水動力直徑及拖曳力系數(shù)等參數(shù)的影響。7.9.5不同系泊部件拖曳力系數(shù)和附加質(zhì)量系數(shù)應(yīng)通過水池試驗或?qū)嵑y試獲取。若無條件獲取，可參考表2。表2系泊部件未考慮海生物附著的拖曳力系數(shù)和附加質(zhì)量系數(shù)系泊部件CdCm橫向縱向橫向縱向普通有檔錨鏈2.62.0普通無檔錨鏈2.42.0聚酯纜0.10.1帶護套的鋼絲繩.6系泊線與海床之間的相互作用可基于土壤信息確定摩擦系數(shù)和海床剛度特性模擬。7.9.7單點系泊系統(tǒng)可將轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)設(shè)置為剛性桿件且釋放關(guān)于豎直方向的旋轉(zhuǎn)自由度。7.10調(diào)諧質(zhì)量阻尼器建模7.10.1調(diào)諧質(zhì)量阻尼器宜用于抑制復(fù)雜風(fēng)浪環(huán)境下海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)振動和疲勞載荷，提升機組的運行穩(wěn)定性和使用壽命。7.10.2調(diào)諧質(zhì)量阻尼器可作為附加動力學(xué)系統(tǒng)集成至一體化海上風(fēng)力發(fā)電機組動力學(xué)模型中。7.10.3調(diào)諧質(zhì)量阻尼器建模宜采用單自由度動力學(xué)建模方法。7.10.4調(diào)諧質(zhì)量阻尼器建模應(yīng)考慮調(diào)諧頻率、有效質(zhì)量、剛度、阻尼等參數(shù)。8一體化載荷分析8.1一般規(guī)定8.1.1海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)一體化載荷分析應(yīng)采用時程分析方法。GB/TXXXXX—XXXX8.1.2海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)一體化載荷分析應(yīng)將機組全壽命周期內(nèi)可能遭受的風(fēng)、波浪、海流、海冰等環(huán)境載荷、機組驅(qū)動載荷、重力與慣性載荷及船舶撞擊載荷、地震等其他載荷考慮在內(nèi)。8.1.3海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)一體化載荷分析應(yīng)結(jié)合支撐結(jié)構(gòu)及整機動力學(xué)特性進(jìn)行分析，波浪應(yīng)在充分涵蓋關(guān)鍵工況的基礎(chǔ)上進(jìn)行凝聚處理，漂浮式風(fēng)電機組應(yīng)充分考慮浮體運動固有周期與波浪周期的關(guān)系，以全面評估波浪作用下支撐結(jié)構(gòu)及整機系統(tǒng)的動力學(xué)響應(yīng)。8.1.4載荷輸出分為極限和疲勞載荷，包括塔架和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)各節(jié)點的統(tǒng)計載荷及時程載荷。8.1.5極限后處理不同工況應(yīng)采用不同的載荷安全系數(shù)和后處理統(tǒng)計規(guī)則，載荷安全系數(shù)應(yīng)按表3選取。表3載荷安全系數(shù)8.1.6一體化設(shè)計載荷分析結(jié)果應(yīng)包括使用壽命期內(nèi)的永久載荷、環(huán)境載荷、變形載荷、可變載荷、偶發(fā)載荷、地震載荷、正常使用載荷、運輸和安裝載荷：a)永久載荷是指大小、位置和方向不會變化的載荷，包括結(jié)構(gòu)質(zhì)量、永久壓載物和設(shè)備的質(zhì)量，預(yù)張力、內(nèi)外部靜水壓力；b)環(huán)境載荷應(yīng)參考GB/T18451.1-2022、GB/T31517.1-2022、GB/Z44047-2024的有關(guān)規(guī)定；c)變形載荷是結(jié)構(gòu)變形引起的載荷，包括溫度變化、內(nèi)部變形和地基沉降引起的載荷；d)可變載荷指大小、位置和方向可能變化的載荷，包括人員載荷、吊機運行載荷、船舶沖擊載荷等；e)偶發(fā)載荷是指意外事件或技術(shù)故障引起的載荷，包括碰撞、爆炸、火災(zāi)和內(nèi)部壓力變化等相關(guān)載荷；f)地震載荷是指地震引起的作用于風(fēng)力發(fā)電機組結(jié)構(gòu)上的載荷....，包括地震地面運動引起的機組支撐結(jié)構(gòu)及機頭各部件的載荷、加速度和位移；g)正常使用載荷是指風(fēng)力發(fā)電機組在正常運行過程中所承受的載荷，這些載荷是設(shè)計和評估風(fēng)力發(fā)電機結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性的重要依據(jù)；h)運輸和安裝載荷是指風(fēng)力發(fā)電機組在運輸、組裝和安裝過程中所承受的各種載荷。8.1.7正常使用載荷可分為以下三種情況：S1：特征極端載荷，是指正常和極端工況下的載荷組合的最大值；S2：LDD10-4(超越概率為0.01%的載荷水平，等同于25年內(nèi)約發(fā)生22小時)；S3：LDD10-2(超越概率為1%的載荷水平，等同于25年內(nèi)約發(fā)生2200小時)。其中，S1可用于混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋的抗拉驗算及混凝土的抗壓驗算，S2可用于鋼結(jié)構(gòu)斷裂韌性所需應(yīng)力水平驗算，S3可用于混凝土結(jié)構(gòu)的消壓驗算及裂縫控制驗算。8.2載荷工況8.2.1海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)一體化載荷工況應(yīng)滿足GB/T18451.1-2022、GB/T31517.1-2022、GB/Z44047-2024的有關(guān)規(guī)定。8.2.2海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)一體化載荷設(shè)計狀態(tài)宜分為持久設(shè)計狀況、短暫設(shè)計狀況、偶然設(shè)計狀況和地震設(shè)計狀況。每種設(shè)計狀態(tài)應(yīng)包含通過具有合理發(fā)生概率的風(fēng)況、海況、電氣和其他外部條GB/TXXXXX—XXXX件相互組合確定的設(shè)計載荷工況，特殊環(huán)境條件還應(yīng)涵蓋此環(huán)境下的特殊工況。表4列出了各設(shè)計狀態(tài)應(yīng)考慮的最少設(shè)計載荷組合工況。表4海上風(fēng)力發(fā)電機組載荷設(shè)計基礎(chǔ)工況表設(shè)計狀態(tài)工況編號風(fēng)況條件波浪條件風(fēng)向浪向海流條件水位條件其他說明分析類型分項安全系數(shù)NTMV<V<VNSS：H,T,V的聯(lián)合概率分布MIS,MUL無海流NWLR或≥MSL*ETMV<V<VNSSH=E[H|V]COD,UNINCMMSLUNECDV=V±2m/sNSSH=E[H|V]MIS,偏向，風(fēng)向變化NCMMSLUNEWSV<V<VNSSH=E[H|V]COD,UNINCMMSLUNNTMV<V<VSSSH=H,COD,UNINCMNWLRUN有故障2.1NTMV<V<VNSSH=E[H|V]COD,UNINCMMSL正?？刂葡到y(tǒng)故障或電網(wǎng)連接中斷或第一層控制功能故障UN2.2NTMV<V<VNSSH=E[H|V]COD,UNINCMMSL異常系統(tǒng)故障或第二層保護功能故障UA2.3EOGV=V±2m/s和VNSSH=E[H|V]COD,UNINCMMSL外部或內(nèi)部電氣故障，包括電網(wǎng)連接中斷UA2.4NTMV<V<VNSSH=E[H|V]COD,UNI無海流NWLR或≥MSL控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)故障，包括電網(wǎng)連接中斷F*2.5NWPV<V<VNSSH=E[H|V]COD,UNINCMMSL低電壓穿越UN3）啟動3.1NWPV<V<VNSSHs=E[Hs|Vhub]COD,UNI無海流NWLR或≥MSLF*3.2EOGV=V,V±2m/s和VNSSH=E[H|V]COD,UNINCMMSLUN3.3EDCV=V,V±2m/s和VNSSH=E[H|V]MIS,偏向，風(fēng)向變化NCMMSLUN機4.1NWPV<V<VNSSH=E[H|V]COD,UNI無海流NWLR或≥MSLF*4.2EOGV=V±2m/s和VNSSH=E[H|V]COD,UNINCMMSLUNGB/TXXXXX—XXXX機5.1NTMV=V±2m/s和VNSSH=E[H|V]COD,UNINCMMSLUN6）停機（靜止或空轉(zhuǎn)）6.1EWM湍流風(fēng)V=VESSH=HMIS,MULECMU=UEWLRUN6.2EWM湍流風(fēng)V=VESSH=HMIS,MULECMU=UEWLR電網(wǎng)連接中斷UA6.3EWM湍流風(fēng)V=VESSH=HMIS,MULECMU=UNWLR極端偏航角誤差UN6.4NTMV<V<0.7VNSSH,T,V的聯(lián)合概率分布COD,UNI無海流NWLR或≥MSLF*有故障7.1EWMV=VESSH=HMIS,MULECMU=UNWLRUA7.2NTMV<VNSSH,T,V的聯(lián)合概率分布COD,UNI無海流NWLR或≥MSLF*8.3臺風(fēng)工況8.3.1臺風(fēng)多發(fā)區(qū)的海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮臺風(fēng)的影響。8.3.2臺風(fēng)工況應(yīng)充分考慮海上風(fēng)力發(fā)電機組偏航故障引起的載荷作用，如通過備用電源能保證臺風(fēng)期間機組具備偏航系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，可忽略偏航故障工況。8.3.3臺風(fēng)載荷工況表5設(shè)定。表5海上風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)的臺風(fēng)設(shè)計載荷工況EOGNSSNCMUAECDNSSUNEWMUNEDCUA8.4海冰工況8.4.1海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)的海冰載荷計算宜采用時程分析方法。對出現(xiàn)海冰的場址應(yīng)考慮表6中的海冰載荷工況。錐面結(jié)構(gòu)和直立面結(jié)構(gòu)應(yīng)分別考慮海冰彎曲破碎載荷和擠壓破碎載荷,載荷時程宜參考GB/T31517.1-2022附錄D。表6海上風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)的海冰設(shè)計載荷工況分項安全V=V±2m/s和V產(chǎn)生最大UNGB/TXXXXX—XXXXV=V±2m/s和V產(chǎn)生最大UN不同速度的移動浮冰產(chǎn)生的水平載荷或移V<V<VUNV<V<VFUN湍流風(fēng)V=VUNV<0.7VF湍流風(fēng)V=VUN8.5地震工況8.5.1海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)的地震載荷計算宜采用時程分析方法，對處于地震活動較強并受地震影響較大的海上風(fēng)電場工程，應(yīng)考慮正常發(fā)電時發(fā)生地震、地震引起的停機過程、停機后發(fā)生地震等工況，地震載荷工況應(yīng)按表7中考慮。地震載荷計算應(yīng)采用475年一遇重現(xiàn)期的地震動參數(shù)，地震載荷計算宜采用7套地震動加速度時程，其中實測強震記錄的數(shù)量不應(yīng)少于總數(shù)的2/3。8.5.2海上風(fēng)力發(fā)電機組葉片、傳動鏈及結(jié)構(gòu)件可采用50年一遇進(jìn)行驗算，驗算時主要部件應(yīng)保持線性彈性。表7海上風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)地震工況表況型NSSUNSSU注：正常海況在沒有場址的實測水文數(shù)據(jù)情況下，一般采用Jonswap譜，且對應(yīng)有義波高和譜峰周期，宜采用對應(yīng)風(fēng)條件下的海況條件。海流采用正常海流模型，對應(yīng)8.6漂浮式風(fēng)力發(fā)電機組8.6.1漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機組特殊設(shè)計載荷工況可參見表8。表中規(guī)定了漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計的最低設(shè)計要求。設(shè)計載荷工況旨在設(shè)計過程中對機組及支撐結(jié)構(gòu)全生命周期內(nèi)威脅到結(jié)構(gòu)完整性、安全性的因素予以周全考慮，如果在實踐中發(fā)現(xiàn)遺漏某些重要情形，應(yīng)對該工況表予以補充。GB/TXXXXX—XXXX8.6.2DLC4.3工況中，考慮當(dāng)實際海況超出漂浮式風(fēng)力發(fā)電機組設(shè)計正常發(fā)電海況邊界時，控制系統(tǒng)執(zhí)行風(fēng)力發(fā)電機組保護停機的過程。DLC2.6工況中，考慮監(jiān)測系統(tǒng)或控制系統(tǒng)失效，導(dǎo)致漂浮式風(fēng)力發(fā)電機組在超出設(shè)計正常發(fā)電海況邊界下運行發(fā)電的情況。8.6.3漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機組一體化載荷仿真應(yīng)考慮單根系泊纜或張力腱破斷瞬時及浮式基礎(chǔ)與系泊系統(tǒng)到達(dá)新的平衡狀態(tài)后的運動及荷載響應(yīng)。具體設(shè)置參見表8中DLC9.1、DLC10.1、DLC9.2和10.2。8.6.4對于具備多個艙室的漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機組，應(yīng)依據(jù)DLC9.3和10.3進(jìn)行所有相關(guān)艙室的進(jìn)水分析。8.6.5漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機組一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮500年一遇的環(huán)境載荷組合工況，分析漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機組浮式基礎(chǔ)、系泊系統(tǒng)的魯棒性，具體設(shè)置參見表8中DLC10.4。8.6.6漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機組應(yīng)考慮浮體運動和風(fēng)力發(fā)電機組的偏航誤差，具體設(shè)置參見表8中DLC9.1至DLC10.3。8.6.7對于非冗余的錨固系統(tǒng)，可以忽略DLCs9.1、9.2、10.1和10.2，但在這種情況下需要增加額外的安全系數(shù)，安全系數(shù)應(yīng)結(jié)合非冗余系泊系統(tǒng)及系泊材料確定。表8漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)特殊設(shè)計載荷工況V<V<VMIS,MULUA機V<V<VMIS,MULMSL值UAV<V<VNSSMIS,MULMSLUAV<V<VNSSMIS,MULMSLUAV<V<VNSSMIS,MULMSLUA空轉(zhuǎn)）EWM,V<VMIS,MULUAEWM,V<VMIS,MULUAEWM,V<VMIS,MULUAV=VESS:H=HMIS,MULU=UMSLUA(1.0)注：針對DLC10.4工況，需要考慮如下的環(huán)境載荷組合：GB/TXXXXX—XXXX8.6.8漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機組一體化載荷分析應(yīng)結(jié)合漂浮式基礎(chǔ)固有運動周期選定陣風(fēng)模型周期、考慮涌浪的長周期波浪模型，具體方法可參考GB/Z44047-2024附錄O的有關(guān)規(guī)定。8.6.9漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機組一體化載荷仿真，單工況仿真時長宜達(dá)到3小時。應(yīng)依據(jù)單工況仿真時長，針對設(shè)計資料中給定參考周期下的平均風(fēng)速和有義波高進(jìn)行適當(dāng)修正。8.6.10漂浮式海上風(fēng)力發(fā)電機組一體化載荷仿真應(yīng)考慮二階波浪載荷影響，若通過敏感性分析證明二階波浪載荷的影響較小則可忽略。8.6.11應(yīng)考慮高、低潮位變化對系泊系統(tǒng)的預(yù)張力和浮式基礎(chǔ)固有周期的影響，及對浮式基礎(chǔ)波浪載荷的影響。8.7一體化載荷后處理8.7.1海上風(fēng)力發(fā)電機組一體化載荷后處理應(yīng)包括風(fēng)輪-機艙組件、支撐結(jié)構(gòu)載荷后處理。風(fēng)輪-機艙組件載荷后處理主要包括葉片、輪轂、變槳軸承、偏航軸承、主軸承、發(fā)電機等部件的極限載荷和疲勞載荷；支撐結(jié)構(gòu)載荷后處理主要包括塔筒截面、浮體截面、導(dǎo)纜孔、系泊張力等極限載荷和疲勞載荷。8.7.2海上風(fēng)力發(fā)電機組風(fēng)輪-機艙組件、支撐結(jié)構(gòu)的詳細(xì)極限強度設(shè)計分析應(yīng)使用有限元方法或其他合適的方法進(jìn)行，載荷應(yīng)采用對應(yīng)部件的極限載荷統(tǒng)計矩陣結(jié)果，如表9所示。表9極限載荷統(tǒng)計矩陣結(jié)果FxFyFxyFzMxMyMxyMzSFFxMaxFxMinFyMaxFyMinFxyMaxFxyMinFzMaxFzMinMxMaxMxMinMyMaxMyMinMxyMaxMxyMinMzMaxMzMin8.7.3極限載荷統(tǒng)計方法可參考GB/T18451.1-2022相關(guān)規(guī)定。8.7.4海上風(fēng)力發(fā)電機組風(fēng)輪-機艙組件、支撐結(jié)構(gòu)的疲勞載荷后處理，應(yīng)根據(jù)各部件對應(yīng)的載荷時序，進(jìn)行雨流分析統(tǒng)計循環(huán)計數(shù)，得到對應(yīng)的馬爾科夫矩陣。GB/TXXXXX—XXXX8.7.5海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計分析，應(yīng)根據(jù)一體化載荷仿真分析結(jié)果，對支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行極限強度、疲勞損傷的設(shè)計驗算。9一體化支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計9.1一般規(guī)定9.1.1海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計應(yīng)考慮支撐結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟性。9.1.2海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)采用基于概率理論的分項系數(shù)表達(dá)的極限狀態(tài)設(shè)計方法。設(shè)計表達(dá)式如下所示：式中：Fk——載荷標(biāo)準(zhǔn)值；yf——載荷效應(yīng)的分項系數(shù)，可參照GB/T18451.1-2022取值；Rk——材料強度的特征值；ym——抗力分項系數(shù)；yn——失效后果分項安全系數(shù)，可參照GB/T18451.1-2022取值。9.1.3海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)基于一體化載荷進(jìn)行設(shè)計。9.1.4海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計。a）承載能力極限狀態(tài)主要包括：1)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料抗力而失效；2)結(jié)構(gòu)整體或部分失去平衡；3)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定；4)喪失承載力而破壞。5)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的疲勞破壞6)偶然載荷導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)失效；7)意外載荷造成的結(jié)構(gòu)喪失承載力。b）正常使用極限狀態(tài)主要包括：1)影響正常使用的變形；2)影響正常使用的局部損壞；3)影響正常使用的過度振動；4)影響正常使用的其它特定狀態(tài)。9.1.5海上風(fēng)力發(fā)電機組固定式基礎(chǔ)平臺底高程的確定應(yīng)計入50年重現(xiàn)期潮位和波浪的影響，見公式式中：T——基礎(chǔ)頂/基礎(chǔ)平臺底高程，單位為米（mH——50年一遇的極端高潮位，單位為米（m）；GB/TXXXXX—XXXXH_b——極端高潮位下的最大波高，單位為米（mΔ——安全氣隙高度，取0.5m～1.5m。9.1.6漂浮式風(fēng)機基礎(chǔ)應(yīng)保證風(fēng)機最低葉尖位置與海面之間有足夠的氣隙，使極端海況下波浪不與葉片發(fā)生接觸。進(jìn)行氣隙計算時，應(yīng)考慮波浪與浮體之間的運動。漂浮式風(fēng)電機組基礎(chǔ)與水面的氣隙建議至少1.0米以上。9.1.7海上風(fēng)力發(fā)電機組支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)避免發(fā)生與機組轉(zhuǎn)動頻率共振，或在設(shè)計中考慮其影響。即一體化模型整體固有頻率應(yīng)避開葉輪轉(zhuǎn)動頻率（1P）和葉片經(jīng)過塔筒頻率（對于三葉片風(fēng)力發(fā)電機組為3P）或在設(shè)計中充分考慮其影響。固有頻率的計算應(yīng)考慮水位變化、海床沖刷、海生物附著、腐蝕、基礎(chǔ)-土體非線性作用等邊界條件變化。9.1.8樁土相互作用可根據(jù)工程經(jīng)驗采用P-Y曲線法或三維有限元確定。9.2鋼制筒形塔架設(shè)計9.2.1本節(jié)主要針對鋼制筒型塔架設(shè)計，其他型式的塔架設(shè)計可酌情參考。文中涉及塔架如無特別說明，均默認(rèn)為鋼制筒型塔架。9.2.2根據(jù)載荷作用效應(yīng)的不同，塔架應(yīng)進(jìn)行屈服分析、屈曲分析及疲勞分析。9.2.3塔架除需考慮風(fēng)浪載荷外，還應(yīng)考慮塔架和基礎(chǔ)傾斜引起的附加載荷,其中由安裝制造和溫度等因素引起的塔架傾斜宜按5mm/m計算,由基礎(chǔ)變形和不均勻沉降等因素引起的塔架傾斜宜按3mm/m計算。9.2.4塔架設(shè)計應(yīng)考慮塔架吊裝、停機或不對風(fēng)時可能產(chǎn)生的渦激振動對塔架的影響,分析時應(yīng)考慮塔架的一階渦激振動,必要時應(yīng)考慮二階及更高階的渦激振動。當(dāng)渦激作用造成的疲勞累積損傷不大于0.1時,可忽略其影響；當(dāng)渦激作用造成的疲勞累積損傷大于0.1時,應(yīng)與疲勞載荷造成的累積損傷疊加。9.2.5塔架構(gòu)件屈服分析應(yīng)滿足公式（4）校核要求：式中：σv——等效應(yīng)力設(shè)計值，單位兆帕（MPafy——屈服強度標(biāo)準(zhǔn)值，單位兆帕（MPaym——抗力分項系數(shù)。9.2.6塔架法蘭連接節(jié)點分析應(yīng)考慮下面4種失效形式，具體可參照GB/T42600-2023的相關(guān)規(guī)定：a)A失效模式：螺栓失效；b)B失效模式：螺栓與塔壁圓角同時出現(xiàn)失效；c)D失效模式：法蘭螺孔及塔壁圓角同時出現(xiàn)失效；d)E失效模式：筒壁側(cè)靠近螺孔的法蘭及塔壁圓角同時出現(xiàn)失效。9.2.7塔架構(gòu)件應(yīng)滿足屈曲的要求，具體可按照GB/T19072相關(guān)規(guī)定，也可采用考慮缺陷的材料和幾何非線性的有限元分析方法。9.2.8法蘭節(jié)點螺栓的設(shè)計預(yù)緊力設(shè)計宜滿足公式(5)的要求:式中：fy——屈服強度標(biāo)準(zhǔn)值，單位為兆帕（MPaAs——螺栓應(yīng)力截面積；單位為平方米（m2）GB/TXXXXX—XXXX9.2.9塔架疲勞分析宜采用Palmgren-Miner線性累積損傷理論，分析范圍包括焊縫、法蘭螺栓及開口局部結(jié)構(gòu)。9.2.10塔架焊縫疲勞分析應(yīng)力計算可采用名義應(yīng)力法或熱點應(yīng)力法進(jìn)行，計算時應(yīng)考慮應(yīng)力集中系數(shù)的影響。焊縫疲勞等級可根據(jù)焊接接頭形式及制造要求確定，具體可參照具體可參照GB/T42600-2023的相關(guān)規(guī)定。9.2.11除塔架開口區(qū)域外，塔架焊縫疲勞可僅考慮占主導(dǎo)的彎矩載荷分量。9.2.12塔架法蘭節(jié)點螺栓疲勞強度分析中的螺栓受力可基于法蘭-螺栓非線性受力函數(shù)方法進(jìn)行，也可采用考慮法蘭開口間隙缺陷的有限元分析方法。當(dāng)采用非線性受力函數(shù)方法進(jìn)行時，螺栓的疲勞等級可按36*考慮，當(dāng)采用有限元分析方法時，應(yīng)考慮螺栓中的彎曲應(yīng)力分量，此時螺栓疲勞等級可按50考慮。對大于M30的螺栓，應(yīng)按下式（6）對SN曲線進(jìn)行折減。疲勞等級36*的S-N曲線見圖6。式中：k——折減系數(shù)；d——螺栓直徑，單位為毫米（mm）。圖6疲勞等級36*的S-N曲線9.2.13在進(jìn)行法蘭螺栓疲勞強度分析時，考慮到螺栓松弛的影響，則螺栓疲勞計算時可按90%的設(shè)計預(yù)緊力進(jìn)行。9.2.14塔架門洞及其他開口區(qū)域的強度計算應(yīng)采用有限分析方法，并考慮最不利載荷工況的影響，具體可參考GB/T19072-2022、GB/T42600-2023相關(guān)規(guī)定。在沒有進(jìn)行材料非線性分析的情況下,局部塑性應(yīng)限于小的區(qū)域，并滿足如下公式（7）要求：式中：εtot——塔架構(gòu)件局部總應(yīng)變；σhs——基于線彈性模型的結(jié)構(gòu)熱點應(yīng)力設(shè)計值，單位為兆帕（MPaE——彈性模量，單位為兆帕（MPa）。GB/TXXXXX—XXXX9.2.15塔架門洞開口區(qū)域的屈曲分析可采用考慮局部缺陷的有限元方法，也可參照GB/T42600-2023中9.2.16塔架門洞及其他局部開口區(qū)域的疲勞計算應(yīng)采用有限元分析方法，并考慮不同疲勞載荷分量的影9.3預(yù)應(yīng)力混凝土塔筒設(shè)計9.3.1混凝土塔筒段疲勞計算應(yīng)采用馬爾科夫矩陣形式的疲勞荷載，疲勞損傷計算宜通過線性損傷累積準(zhǔn)9.3.2混凝土段預(yù)應(yīng)力可采用體內(nèi)預(yù)應(yīng)力和體外預(yù)應(yīng)力兩種形式，宜采用后張法進(jìn)行張拉。當(dāng)塔筒高度較低時，可采用先張法施工。9.3.3對作用力復(fù)雜的局部區(qū)域，除應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定外，尚應(yīng)采用有限元方法進(jìn)行校核。9.3.4預(yù)應(yīng)力混凝土塔筒結(jié)構(gòu)動力性能設(shè)計：a)塔筒安全運行的頻率范圍由風(fēng)電機組參數(shù)確定，整塔固有頻率的計算應(yīng)在設(shè)計初始階段確定。在葉尖間隙允許的情況下，宜通過改變混凝土段占整塔的比例來調(diào)整結(jié)構(gòu)固有頻率；b)整塔的頻率計算可簡化為多質(zhì)點懸臂體系，可沿塔高每5m~10m設(shè)少于8個。在頻率范圍要求嚴(yán)格時，應(yīng)采用有限元分析方法進(jìn)行驗證；c)塔筒固有頻率應(yīng)符合下列公式（8）和公式（9）規(guī)定：式中：fR——正常運行范圍內(nèi)風(fēng)輪的最大旋轉(zhuǎn)頻率；fR,m——m個葉片的通過頻率；f0,n——整塔的第n階固有頻率。d)塔筒有限元模型宜采用殼單元建模，在連接可靠的情況下可不考慮接縫對結(jié)構(gòu)頻率的影響，但應(yīng)考慮地基剛度、內(nèi)附件、預(yù)應(yīng)力、頂部的機艙和風(fēng)輪的質(zhì)量對塔筒的固有頻率的影響。9.4單樁基礎(chǔ)設(shè)計樁基承載能力分析及可打入性分析。此外還應(yīng)滿足起吊、沉樁時樁體強度、剛度和穩(wěn)定性要求，并考慮腐蝕、海床土質(zhì)情況等因素的影響。9.4.2單樁基礎(chǔ)外徑與壁厚之比在全長范圍內(nèi)應(yīng)小于120，若經(jīng)論證結(jié)構(gòu)強度滿足要求則可忽略徑厚比1209.4.3單樁基礎(chǔ)樁長除應(yīng)滿足承載力要求外，還應(yīng)進(jìn)行受載狀態(tài)下泥面處位移隨埋深變化敏感性分析，以保證基礎(chǔ)埋深的魯棒性。9.4.4圓管構(gòu)件屈服和屈曲分析應(yīng)滿足如下要求：a)承受軸向壓縮載荷的圓管構(gòu)件應(yīng)滿足公式（10）：GB/TXXXXX—XXXXσc——軸向壓應(yīng)力設(shè)計值，單位為兆帕（MPa）；fc——軸向抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值，見公式（11單位為兆帕（MPaym——抗力分項系數(shù)，見9.4.6。b)整體屈曲圓管構(gòu)件軸向抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值由式（11）和公式（12）中使用屈曲強度最小值計算確定。fyc——局部屈曲強度標(biāo)準(zhǔn)值，見式（13）；fe——y向和z向歐拉屈曲強度較小值，見9.4.4-10λ——柱長細(xì)比；E——彈性模量，單位為兆帕（MPaK——有效長度系數(shù)，取值1；L——無支撐長度，取樁頂?shù)侥嗝娴木嚯x，單位為米（mr——回轉(zhuǎn)半徑，單位為米（m）。局部屈曲強度標(biāo)準(zhǔn)值fyc由式（13）計算。fxe——彈性局部屈曲強度標(biāo)準(zhǔn)值，單位兆帕（MPa）；Cx——彈性臨界屈曲系數(shù)，理想桿件取0.6，考慮質(zhì)量公差可取0.3；fy——屈服強度標(biāo)準(zhǔn)值，單位為兆帕（MPa）。d)承受軸向拉伸載荷的圓管構(gòu)件應(yīng)滿足：σt——軸向拉應(yīng)力設(shè)計值，單位為兆帕（MPa）；ft——軸向抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值，單位為兆帕（MPaym——抗力分項系數(shù)，取值1.1；e)承受彎曲載荷的圓管構(gòu)件應(yīng)滿足：GB/TXXXXX—XXXXσb——彎曲應(yīng)力設(shè)計值，單位為兆帕（MPaM——彎矩設(shè)計值，單位為MN；We——彈性抗彎截面模量，We=D4?D?2t4)/()，單位m3fb——抗彎強度標(biāo)準(zhǔn)值，單位為兆帕（MPa見式（18ym——抗力分項系數(shù)，見9.4.6；抗彎強度標(biāo)準(zhǔn)值計算根據(jù)：Wp——塑性抗彎截面模量，Wp=D3?D?2t3)，單位為立方米（m3）。D——管件外徑，單位為米（mt——管件壁厚，單位為米（mf)承受剪切載荷的圓管構(gòu)件應(yīng)滿足：τb——剪切應(yīng)力設(shè)計值，單位為兆帕（MPafv——抗剪強度標(biāo)準(zhǔn)值，單位為兆帕（MPaV——剪力設(shè)計值，單位MN；Ar——橫截面積，單位為平方米（m2）。ym——抗力分項系數(shù)，取值1.1。g)承受扭轉(zhuǎn)載荷的圓管構(gòu)件應(yīng)滿足：τt——扭剪應(yīng)力設(shè)計值，單位為兆帕（MPaIp——極慣性矩，單位為四次方米（mym——抗力分項系數(shù)，取值1.1。h)受外部靜水壓力作用的圓管構(gòu)件應(yīng)滿足：GB/TXXXXX—XXXXfyf?e>2.44fyf?=f?=f?ef?e≤0.55fyσ?——環(huán)向應(yīng)力設(shè)計值，單位為兆帕（MPa）；f?——環(huán)向屈曲強度標(biāo)準(zhǔn)值，單位為兆帕（MPa）；f?e——環(huán)向彈性屈曲強度標(biāo)準(zhǔn)值，單位為兆帕（MPa）；Lr——加強環(huán)、隔板或端部連接之間的桿件長度，單位為米（m）；ym——抗力分項系數(shù)，見9.4.6。yD——靜水壓力載荷系數(shù)；w——海水重度；z——包括潮位在內(nèi)的靜水面以下的深度，從靜水液面往下為正；d——靜水深度；k——波數(shù),k=，其中λ為波長。Hw——波高，m；i)承受拉伸和彎曲載荷共同作用的圓管構(gòu)件，應(yīng)滿足：σb,y——對構(gòu)件Y軸（平面內(nèi)）的彎曲應(yīng)力設(shè)計值，單位為兆帕（MPa）；σb,z——對構(gòu)件Z軸（平面內(nèi)）的彎曲應(yīng)力設(shè)計值，單位為兆帕（MPaym——抗力分項系數(shù)，拉伸作用對應(yīng)的抗力分項系數(shù)取值1.1，彎曲作用對應(yīng)的抗力分項系數(shù)見GB/TXXXXX—XXXXj)承受壓縮和彎曲載荷共同作用的圓管構(gòu)件，應(yīng)滿足：cm,y,cm,z——分別為對構(gòu)件Y軸和Z軸的抗彎折減系數(shù)，取值0.85；fe,y，fe,z——分別為對構(gòu)件Y軸和Z軸的歐拉屈曲強度，單位為兆帕（MPaym——抗力分項系數(shù)，見9.4.6。Ky，KZ——分別為對構(gòu)件Y軸和Z軸的有效長度系數(shù)，取值1；Ly，LZ——分別為對構(gòu)件Y軸和Z軸的無側(cè)向支撐長度。k)承受剪力和扭矩載荷共同作用的圓管構(gòu)件應(yīng)滿足式（21），但抗剪強度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按式（34）進(jìn)行折減。fv,t——考慮扭矩折減后抗剪強度標(biāo)準(zhǔn)值；ym——抗力分項系數(shù)，取值1.1；l)承受拉/壓、彎曲、剪切和扭轉(zhuǎn)載荷共同作用的圓管構(gòu)件。如扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力滿足式（35）要求，則可忽略扭矩影響；如不滿足則應(yīng)按式（36）考慮扭矩對屈服強度標(biāo)準(zhǔn)值的折減fy,t：將因扭轉(zhuǎn)而折減后的屈服強度標(biāo)準(zhǔn)值fy,t代入式（13）、（15）、（18）分別計算對應(yīng)折減的局部屈曲強度標(biāo)準(zhǔn)值fyc,t、抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值ft,t、抗彎強度標(biāo)準(zhǔn)值fb,t，按式（34）考慮扭矩對抗剪強度標(biāo)準(zhǔn)值的影如剪切應(yīng)力滿足式（37），則可忽略剪力對構(gòu)件強度影響，如不滿足則應(yīng)按式（38）、（39）、（40）分別考慮剪力對抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值ft,v、抗彎強度標(biāo)準(zhǔn)值fb,v、局部屈曲強度標(biāo)準(zhǔn)值fyc,v的折減。τb≤0.7fv/ym GB/TXXXXX—XXXX軸拉、彎曲和剪切載荷共同作用的圓管構(gòu)件應(yīng)滿足：軸壓、彎曲和剪切載荷共同作用的圓管構(gòu)件應(yīng)滿足：ym——抗力分項系數(shù)，拉伸、剪切、扭轉(zhuǎn)作用對應(yīng)的抗力分項系數(shù)取值1.1，受壓、彎曲作用對應(yīng)的抗力分項系數(shù)見9.4.6；fb、fyc是否使用ft,t、fb,t、fyc,t代替。式（42）中軸向抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值fc按式（11）計算，其中fyc使用fyc,v代替。9.4.5圓管-圓錐構(gòu)件校核：1）圓管-圓錐構(gòu)件如圖7所示，錐角α不能超過30°。1——錐管構(gòu)件2——圓管-錐管接頭3——圓管構(gòu)件α——錐管傾斜角度a——任一截面位置Ds——a截面對應(yīng)錐管外徑t——圓管壁厚tc——錐管壁厚圖7圓管-錐管過渡構(gòu)件2）圓錐任一截面a上的等效軸向應(yīng)力可由下式確定：GB/TXXXXX—XXXXσa,eq=(σa,c+σb,c)/cosα.................................................................(44)σa,c=.......................................................................σb,c=......................................................................σa,eq——a截面等效軸向應(yīng)力設(shè)計值，單位為兆帕（MPa）；σa,c,σb,c——a截面上的整體軸向應(yīng)力設(shè)計值和彎曲應(yīng)力設(shè)計值，單位為兆帕（MPaPS——a截面上的軸向力設(shè)計值，單位MN；3）因錐角影響，在圓管-圓錐過渡處會產(chǎn)生相應(yīng)的彎曲應(yīng)力和環(huán)向應(yīng)力，其中無加強筋圓管-圓錐過渡處的彎曲應(yīng)力可按下式計算：σb,j=0.85tanα..........................................................σb,j——圓管-圓錐連接處的彎曲應(yīng)力設(shè)計值，單位為兆帕（MPa）；Dj——圓管-圓錐連接處直徑，單位為米（mt——圓管-圓錐連接處圓管壁厚，單位為米（m）。σa,t,σb,t——圓管-圓錐連接處截面上的軸向應(yīng)力設(shè)計值和彎曲應(yīng)力設(shè)計值，無加強筋圓管-圓錐過渡處的環(huán)向應(yīng)力可按下式計算：σ?,t=0.45Dj/t(σa,t+σb,t)tanα σ?,c=0.45Dj/tc(σa,t+σb,t)tanα σ?,t——圓管-圓錐連接處圓管端的環(huán)向應(yīng)力，單位為兆帕（MPaσ?,c——圓管-圓錐連接處圓錐端的環(huán)向應(yīng)力，單位為兆帕（MPa）。4）當(dāng)(σa,t+σb,t)為拉應(yīng)力(或壓應(yīng)力)時，圓管-圓錐過渡小直徑處環(huán)向應(yīng)力為拉應(yīng)力(或壓應(yīng)力)。圓管-圓錐過渡大直徑處的環(huán)向應(yīng)力為壓應(yīng)力(或拉應(yīng)力)，如圖8所示。1——環(huán)向壓應(yīng)力截面2——環(huán)向拉應(yīng)力截面GB/TXXXXX—XXXX圖8軸力方向在圓管-圓錐過渡截面產(chǎn)生環(huán)向應(yīng)力類型5）圓錐構(gòu)件截面可以作為具有等效直徑和實際厚度的圓管截面進(jìn)行校核。承受壓縮和彎曲載荷共同作用的σa,eq≤fyc/ym De=Ds/cosα fyc——圓錐構(gòu)件對應(yīng)的局部屈曲強度標(biāo)準(zhǔn)值，按式（13）、（14）考慮，其中壁厚t和直徑D分別用圓錐構(gòu)件壁厚和等效直徑De代替；De——圓錐構(gòu)件等效直徑。ym——抗力分項系數(shù)，見9.4.6；6）當(dāng)圓管-圓錐連接處環(huán)向應(yīng)力σ?,t、σ?,c為拉應(yīng)力時，需要對連接處進(jìn)行屈服校核，當(dāng)連接處最大軸向應(yīng)力為拉應(yīng)力時，應(yīng)滿足： σax+σ?σjσmax≤fyym 當(dāng)連接處最大軸向應(yīng)力為壓應(yīng)力時，應(yīng)滿足： σax+σ+σjσmax≤.................................................................(53)局部彎曲應(yīng)力應(yīng)滿足：σb,j≤1.51?)....................................................................(54)σmax——連接處最大軸向應(yīng)力，圓管側(cè)為σa,t+σb,t，圓錐側(cè)為(σa,c+σb,c)/cosα;σj——連接處環(huán)向應(yīng)力，圓管側(cè)為σ?,t，圓錐側(cè)為σ?,c；ym——抗力分項系數(shù)，取值1.1；7）當(dāng)圓管-圓錐連接處環(huán)向應(yīng)力σ?,t、σ?,c為壓應(yīng)力時，需要對連接處進(jìn)行屈曲校核，當(dāng)連接處最大軸向應(yīng)力為拉應(yīng)力時，應(yīng)滿足：A2+B2η+2νAB≤1.0....................................................................(55)A=...............................................................................(56)B=................................................................................(57)η=5?4...........................................................................當(dāng)連接處最大軸向應(yīng)力為壓應(yīng)力時，應(yīng)滿足：σmax≤...............................................................................(59)σj≤.................................................................................(60)f?——校核截面環(huán)向屈曲強度標(biāo)準(zhǔn)值，按式（23）計算，其中f?e=0.4Et/Dj；σj——校核截面環(huán)向應(yīng)力的絕對值；GB/TXXXXX—XXXXν——泊松比，取0.3；fyc——校核截面局部屈曲強度標(biāo)準(zhǔn)值，圓管側(cè)按-3）考慮，圓錐側(cè)按-8）考慮；ym——抗力分項系數(shù)，見9.4.6。9.4.6受壓、彎及外界靜水壓力條件下抗力分項系數(shù)ym應(yīng)按式（61）計算，其余受荷狀態(tài)下抗力分項系數(shù)ym應(yīng)取1.1。1.....................................................2λ?.........................................................................................................................................................................................................................................σx——壓彎組合壓應(yīng)力，為σb+σc。單樁基礎(chǔ)焊縫疲勞分析應(yīng)依據(jù)Palmgren-Miner累計損傷理論，基于一體化載荷結(jié)果，采用名義應(yīng)力法進(jìn)行疲勞計算，并應(yīng)考慮應(yīng)力集中系數(shù)的影響。9.4.8單樁基礎(chǔ)疲勞分析應(yīng)滿足如下校核要求：D=Σ1ni/Ni=Σ1ni??σm≤η=..................................................(65)D——累計疲勞損傷；m——S-N曲線斜率；i——應(yīng)力分區(qū)數(shù)；ni——第i區(qū)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)；η——疲勞利用率；DFF——設(shè)計疲勞系數(shù)。9.4.9單樁基礎(chǔ)樁基承載力校核1）單樁基礎(chǔ)樁基承載力分析應(yīng)滿足如下校核要求Nd≤Rd=Rs+Rp=ΣfsiAsi+qpAp.........................................................(66)Nd——樁頂軸向載荷設(shè)計值，單位為千牛（kNRd——單樁軸向極限承載力設(shè)計值，單位為千牛（kNRs——單樁極限側(cè)摩阻力設(shè)計值，單位為千牛（kN）；Rp——單樁極限端阻力設(shè)計值，單位為千牛（kN）；fsi——第i層樁身單位側(cè)摩阻力設(shè)計值，單位為千牛每平方米（kN/m2Asi——第i層樁身外表面積，單位為平方米（m2qp——單位端阻力設(shè)計值，單位為千牛每平方米（kN/m2GB/TXXXXX—XXXXAp——單樁端部圓環(huán)面積，單位為平方米（m2）。2）粘性土中單位側(cè)摩阻力設(shè)計值及端阻力設(shè)計值按下式計算：Ψ=Su/P0' qp=9su/ym su——不排水抗剪強度，單位為千帕（kPaym——巖土材料系數(shù)，見表10；P0'——有效上覆土壓力，單位為千帕（kPa）；qp=NqP0' β=Ktanδ/ym K——側(cè)向土壓力系數(shù)；δ——樁土摩擦角，單位°;ym——巖土材料系數(shù)，見表10；表10巖土材料系數(shù)ym9.4.10打入樁