本书系统讲述海上风电机组基础结构设计及其防腐蚀防护等相关问题。全书共分7章,主要内容包括绪论、海上风电机组基础结构设计原理及作用效应组合、桩承式基础、重力式基础、筒式基础、漂浮式基础以及海上风电机组基础防腐蚀等。
风能是一种绿色清洁的可再生能源,利用风能发电是碳减排的有效途径之一,在减缓全球气候变化、确保能源安全等方面发挥着重要作用。海上风资源丰富,开发潜力巨大,海上风电开发已成为沿海国家风电发展的主要方向,但同时也面临诸多的挑战。欧洲是海上风电发展的先驱,在世界海上风电已进入大规模开发阶段的背景下,我国海上风电建设也拉开了序幕。2010年,上海东海大桥102MW海上风电场投产运行,标志着我国首个真正意义上的海上风电场正式建成。截至2013年底,我国海上风电建设技术整体还处于起步阶段,既无成熟经验也无相关的建设标准和规范,基础结构设计尚处于边建设边探索阶段。与此同时,教育部根据社会经济发展的需要,于2010年批准成立了新能源科学与工程本科专业,而涉及风电专业的核心课程“近海风电场”的教材却严重缺乏。在此背景下,河海大学联合国内相关设计单位于2014年编写出版了《海上风电机组基础结构》,并得到教育部高等学校水利类专业教学指导委员会支持和国家出版基金资助,入选了全国水利行业规划教材和国家重点图书出版规划项目。
近年来,随着我国海上风电开发的迅猛发展,海上风电机组基础结构型式也逐渐从最初的群桩基础向单桩基础和导管架基础发展,各种基础结构型式的计算方法及其建设技术也逐步在工程实践中得到更新和调整。2018年,国家能源局在总结工程实践经验的基础上,参考国内外先进标准,编制发布了《海上风电场工程风电机组基础设计规范》(NB/T 10105-2018),规范我国海上风电场工程风电机组的基础结构设计工作。为适应当前海上风电场建设和发展的需要,让学生和相关工程设计人员及时了解和掌握当前不断发展的海上风电基础新结构、设计理论和方法,笔者结合现行国家行业标准,对原教材重新进行了修编并作为第2版正式出版。
第2版前言
第1版前言
第1章 绪论
1.1 风能利用背景及意义
1.1.1 能源与需求
1.1.2 风能资源利用
1.2 海上风电发展概况
1.2.1 国际海上风电发展概况
1.2.2 中国海上风电发展概况
1.3 海上风电机组系统组成
1.4 海上风电机组基础分类
1.4.1 桩承式基础
1.4.2 重力式基础
1.4.3 筒式基础
1.4.4 漂浮式基础
思考题
参考文献
第2章 海上风电机组基础结构设计原理及作用效应组合
2.1 极限状态和设计状况
2.1.1 极限状态
2.1.2 设计状况
2.1.3 设计安全等级
2.2 作用及其效应组合
2.2.1 作用的分类
2.2.2 作用的代表值
2.2.3 作用效应及其组合
2.2.4 极限状态设计表达式
2.3 海上风电机组基础作用荷载
2.3.1 风电机组荷载
2.3.2 风荷载
2.3.3 波浪荷载
2.3.4 海流荷载
2.3.5 海冰荷载
2.3.6 地震作用
2.3.7 船舶荷载
2.3.8 其他荷载
2.4 设计环境工况作用效应组合
2.5 荷载的动态特性
2.5.1 风荷载
2.5.2 气动荷载
2.5.3 波浪荷载
2.5.4 地震作用
思考题
参考文献
第3章 桩承式基础
3.1 桩承式基础的结构型式及其特点
3.1.1 单桩基础
3.1.2 三脚架基础
3.1.3 导管架基础
3.1.4 高桩承台基础
3.2 桩承式基础的一般构造
3.2.1 桩
3.2.2 导管架(三脚架)
3.2.3 承台
3.2.4 附属结构
3.3 桩基布置
3.3.1 导管架(三脚架)基础桩基布置
3.3.2 高桩承台基础桩基布置
3.4 桩承式基础的计算
3.4.1 桩承式基础的计算内容
3.4.2 桩基础轴向承载力
3.4.3 桩基础竖向变形计算
3.4.4 桩基础水平承载力及变形计算
3.4.5 桩体结构设计
3.4.6 桩基础防冲刷设计
……
第4章 重力式基础
第5章 筒式基础
第6章 漂浮式基础
第7章 海上风电机组基础防腐蚀
参考文献
附录 海上风电机组基础结构设计常用标准规范清单