[发明专利]一种风机静载试验时单桩水平加载力的计算方法

说明书

本发明公开了一种风机静载试验时单桩水平加载力的计算方法，包括如下步骤：步骤(a)，求出桩身抗弯刚度EI、桩径d、计算宽度b₀以及风机正常运行工况下单桩桩顶处的水平力H_ik，采用EXCEL对桩顶水平位移系数ν_x与桩换算埋深αh进行数据拟合；步骤(b)，求出带有变量m₀的单桩水平承载力特征值R_ha0；步骤(c)，令R_ha0取下限值H_ik，采用EXCEL算出风机正常运行工况下桩侧土水平抗力系数的比例系数m₀；步骤(d)，得出静载试验工况下桩侧土水平抗力系数的比例系数为m₁＝m₀/0.4＝2.5m₀；步骤(e)，根据风机对水平位移敏感(桩顶允许水平位移χ_0a取值6mm)，得出静载试验工况下单桩水平加载力下限值F_1,min＝R_ha1/0.75。本发明提供一种风机静载试验时单桩水平加载力的计算方法，操作简单，容易实现。

技术领域

本发明属于风电场风机试桩设计领域，涉及一种风机静载试验时单桩水平加载力的计算方法。

背景技术

随着风电场采用的风机轮毂越来越高、叶轮直径越来越大，风机基础设计要求也越来越高，作为为风机基础设计提供试验依据的单桩水平静载试验，在静载试验工况前水平加载力的计算合理性，成了影响相关单位配备试验设备、试验方法以及后期风机基础设计、安全运行的重要因素之一。目前风机基桩强度、刚度较好，主要考虑的是桩侧土的水平位移过大破坏，常规的做法是在静载试验工况前，当桩顶水平位移χ_0a＝6mm时，根据桩侧土类别估算桩侧土水平抗力系数，然后根据规范求出单桩水平承载力特征值，最后以水平承载力特征值的(1/0.75)倍作为单桩水平静载试验下的水平加载力。这种方法缺点是忽视了静载试验工况与风机正常运行工况下桩侧土水平抗力的差异，单桩静载试验时单桩所受的水平加载力是短期的荷载，而风机正常运行工况下作用在单桩上的水平荷载为长期、经常出现的荷载，这两种工况下桩侧土水平抗力系数的比例系数差异较大，后者桩侧土水平抗力系数m₀是前者m₁的40％，从而导致单桩水平静载试验时水平承载力满足要求、但在风机正常运行工况下水平承载力并不一定满足要求的后果，这是严重影响风机安全运行的重要因素之一。同时规范中给出的桩侧土水平抗力系数是一个范围值，取值不准确也将导致单桩水平加载力的计算偏差较大。

因此，能否合理的计算静载试验时单桩水平加载力，直接影响到静载试验设备的准备、风机基础的设计及后期的安全运行。

发明内容

本发明为合理的计算静载试验时单桩水平加载力，提供了一种风机静载试验时单桩水平加载力的计算方法。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种风机静载试验时单桩水平加载力的计算方法，包括如下步骤：

(a)针对管桩、桩身配筋率ρ_g≥0.65％的灌注桩，求出桩身抗弯刚度EI、桩径d、计算宽度b₀以及风机正常运行工况下单桩桩顶处的水平力H_ik，采用EXCEL对桩顶水平位移系数ν_x与桩换算埋深αh进行数据拟合,具体为：首先将αh、ν_x的数据对应输入EXCEL表格中A、B两列，插入散点图，选中A、B列中数据分别为X、Y轴值，在散点图上右击数据，选择添加趋势线，并根据拟合度R情况调整趋势线的类型：

当风机基桩桩顶为铰接、自由时，拟合度R²＝0.9999：

当风机基桩桩顶为固结时，拟合度R²＝0.9997：