2023海上固定式风机支撑结构指南.docx
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1、海上固定式风机支撑结构指南2023年5月12 3一般规定1检验依据1定义与符号1第2章环境资料与工程地质8一般规定气象资料海洋水文第3章载荷与工况11第1节一般规定11第2节载荷11第3节载荷工况12第4节分项系数17第4章结构19第1节一般规定19第2节结构用钢19第3节防腐19第4节钢结构设计21第5节混凝土结构设计22节节节节 12 3 4 第第第第一般规定23桩基础23重力式基础31筒型基础32第6章运输与安装40第1节一般规定40第1章通则第1节一般规定1.1.1 一般要求1.1.1.1 本指南是中国船级社(以下简称“CCS”)为海上固定式风机支撑结构提供技术服务的指导性文件。1.1
2、.1.2 本指南的目的是指导CCS检验人员对海上风电场固定式风机支撑结构进行检验,也可作为海上固定式风机支撑结构设计、施工等环节以及海事检验的参考文件。1.1.13本指南主要规定了海上固定式风机支撑结构的主体结构的检验要求,消防设备、逃生和救生设备、助航标志与信号设备的配备应符合海上风电场设施检验指南的要求。1.1.2适用范围1.1.2.1本指南适用于由CCS检验发证的海上固定式风机支撑结构。主要包括下部结构和基础,不包括风轮-机舱组件和塔架结构。第2节检验依据1.2.1 一般要求1.2.1.1 本节所列接受标准以外的其他适用的海上风电、海工行业等标准也可使用,但应证明该标准具有与本指南要求相
3、当或更高的安全水准,并事先经CCS同意。主管机关如有相关要求,应以主管机关要求为准。1.2.1.2 任何与接受标准之间的不一致,以及对接受标准要求的免除及更改均应在设计文件中明文说明,并经CCS同意。1.2.1.3 本指南接受标准未明确具体版本号时,均指当前有效的最新版本。1.2.2 接受标准本指南接受的主要标准如下:GB/T700碳素结构钢GB712船舶及海洋工程用结构钢GB50010混凝土结构设计规范GB/T40788船舶与海上技术海上风能港口与海上作业;IEC61400-1Windenergygenerationsystems-Part1:Designrequirements;GBT31
4、517海上风力发电机组设计要求第3节定义与符号1.3.1 定义1.3.1.1 除另有规定外,本规范有关定义如下:(I)海上固定式风机支撑结构:系指风力发电机组的一部分,包括固定式风机下部结构和固定式风机基础,不包括塔架,以下简称“支撑结构”,如图1所示。(2)海上固定式风机下部结构:系指支撑结构的一部分,从海床向上延伸,连接固定式风机基础和塔架,以下简称“下部结构”。(3)海上固定式风机基础:系指支撑结构的一部分,其将作用于支撑结构上的载荷传递到海床中,以下简称“基础”。(4)桩基础:系指采用单根桩或/多根桩支撑风电机组结构体系的基础。(5)重力式基础:系指由钢筋混凝土或钢质基础结构作为基座,
5、靠结构自重或压载保持稳定并支撑风电机组结构体系的基础。(6)筒型基础:系指顶部封闭,底部开口的简型结构型式,以简壁嵌入地基中来支撑风电机组结构体系的的基础。T 塔架二图131.1海上固定式风机支撑结构1.3.2 符号1.3.2.1 本指南使用符号见表1.321。符号定义表L3.2.1符号符号定义A基础底面的而积(mD44筒型基础内部截面积(内部压差施加面积)(m2)inside筒型基础内部侧表面积,包括筒壁内侧、内部分舱板及加强肋板侧面积(m2)stde侧壁面积,包括筒壁、分舱板及加强肋板侧面积()Aeff基础底而有效而积(in?)4ip端面积,包括筒壁、分舱板及加强肋板端部面积(n?)筒型基
6、础的等效宽度(m)D筒型基础直径(m)dca、dq、d与基础理深有关的深度修正系数EsoiLtip筒端处土体模量e荷载偏心距Fk荷载效应的基本组合下,上部结构传至基础底部的竖向力值(kN)Fr作用效应地震组合下,抗滑移力(kN)Fs,作用效应地宸组合下,滑动力修正值(kN)A修正后的地基承载力特征值fs单位侧摩阻力(kN)G基础自重和简内土重之和(kN)Gk筒型基础自重和筒基内的土重Hd筒型基础的抗滑移极限承载力(kN)HS荷载效应基本组合下,滑动力设计值(kN)h筒型基础埋深(m)Icaiq、i荷载倾斜修正系数J筒十.相对刚度K横向土压力系数,可取0.8-1kf侧摩阻力经验系数%等效刚度系数
7、kp端阻力经验系数Leff基础等效长度Mb地基极限承载力提供的抗倾覆力矩(kNm)MEa基础一侧主动土压力产生的倾覆力矩MEP基础侧被动土压力提供的抗倾覆力矩Mf基础所受摩擦阻力提供的抗倾覆力矩(kNm)Mr荷载效应基本组合下,抗倾覆力矩(kNm)MS荷载效应基本组合下,倾覆力矩设计值(kNm)Mr,作用效应地震组合下,抗倾覆力矩(kNm)Ms,作用效应地震组合下,倾覆力矩修正值(kNm)MbQSe基底弯矩Nc承载力系数Nq承载力系数Ny承载力系数pi、P2、P3、a、等效刚度系数计算因子Pk荷载效应的基本组合下,基础底面处平均压力(kPa)Pd地基承载力设计值(kPa)Po深度Z处有效上覆土
8、压力(kPa)qi、qz、q3泊松比修正系数计算因子%静力触探端阻力(kN)Qd筒裙底端地基承载力设计值(kPa)q。基底平面处的超载(kPa)q”单位端阻力(kPa)SCa、Sq、SY与基础形状有关的形状修正系数Serit临界压差(kPa)Su土的不排水抗剪强度(kPa)SLBu,tip2/3倍的筒端处不排水抗剪强度(kPa)S践筒壁入土深度范围内平均不排水抗剪强度(kPa)t壁厚(m)“base基底竖向力a无量纲化系数倾斜底面与水平面之间的夹角筒土界面摩擦角()Y土体有效容重(kNm3)Ym材料系数YR抗力系数Dside考虑渗流、减阻环等因素的无量纲系数,可取0.5-1%p考虑渗流、减阻环
9、等因素的无量纲系数,可取0.5-1Nd桩顶轴向荷载效应设计值(kN)Qd单桩轴向极限承载力设计值(kN)Qk单桩轴向极限承载力标准值(kN)QH水平向荷载(kN)Q外筒外部侧壁摩阻力合力(kN)Qv竖直向荷载(kN)Yr单桩轴向承载力抗力系数,取1.25/(z)单桩极限侧摩阻力标准值(kPa)fp(z)单桩内侧极限侧摩阻力标准值(kPa)f。(Z)单桩外侧极限侧摩阻力标准值(kPa)Ar桩端总面积(m2)As桩侧表面积(m?)ASP桩内侧表面积(m2)4so桩外侧表面积(n)qR单桩极限桩端阻力标准值(kPa)Ac单桩环形端面积(m?)Z计算点深度(m)a无量纲系数,不大于kSu计算点地基土的
10、不排水抗剪强度(kPa)Pb计算点的有效上覆土压力(kPa)aP无量纲系数,不大于1SUe桩底部对应地基土的不排水抗四强度(kPa)Z桩内侧摩阻力计算点位置距桩端处距离(m)L单桩入土深度(m)D单桩外径(m)LP内侧摩阻力发挥范围(m)桩土界面摩擦系数%(z)计算点的有效上覆土压力(kPa)Por桩端处的有效上覆土压力(kPa)Nq无量纲承载力系数t单桩局部激发单位侧摩阻力(kPa)Cw/.V单桩局部激发单位侧摩阻力极限值(kPa)ZPrak为单桩局部最大侧摩阻力激发时对应的位移(m)Zt-z曲线中单桩局部轴向位移(m)Q激发的桩端阻力(kN)QP激发桩端阻力极限值(kN)EP桩材料弹性模量
11、(kNm2)IP桩截而惯性矩(m4)m桩侧地基土的水平抗力系数随深度增长的比例系数(kNm4)bo桩的换算宽度(m)k(桩的形状换算系数,圆桩或管桩取0.9,方桩或矩形桩取1.0T桩的相对刚度特征值(m)A无量纲系数Pu单桩侧向极限土抗力(kNm)NP侧向承载力系数Np.max任意桩径时最大的承我力因子与桩径相关的无量纲系数与桩径相关的无量纲系数最大承载力因子参考值y,上体有效容重(kNm3)k为土体不排水抗剪强度随深度变化梯度(kPam)Bq桩径相关的无量纲参数DTeS参考桩径,取Imokini上体初始刚度(kNm3)ZE计算参考深度,取2.5mki地基模量常数(MN/m3)0桩端相对于水平
12、面产生的转角(rad)M单桩桩端部土体对桩底中心产生的力矩(kNm)Mwar单桩桩端部土体对桩底中心产生的最大力矩(kNm)Qnax单位轴向桩端阻力极限值(kPa)h3泥而下h/3处水平压应力(kPa)土的内摩擦角()Y土的容重(kNm)C土的粘聚力(kPa)4总荷载中恒载所占比例的影响系数Mg恒载对桩底中心产生的力矩(kNm)M总荷载对桩底产生的力矩(kNm)第4节检验和证书1.4.1 一般要求1.4.1.1 CCS对海上固定式风机支撑结构实行检验发证,其结构检验应满足本指南规定的检验要求。1.4.1.2 在设计寿命期内的海上固定式风机支撑结构,CCS按照本指南检验合格后,按照CCS海上风电
13、场设施检验指南签发海上风电场设施符合证书o1.4.2 检验种类1.4.2.1 图纸资料审查:包括规格书、结构图纸、安装图纸、设计报告、安装报告和其他技术文件符合本指南所涉及的技术要求。1.4.2.2 初次检验:在支撑结构投入营运之前或在首次签发证书之前,对于本指南所涉及的所有项目进行一次完整的检验,以保证这些项目符合有关要求,并且能够满足支撑结构预期的营运业务。1.1.1.1 度检验:对证书有关的项目进行总体检查,以确保其处于良好状态,并且符合支撑结构预期的营运业务。1.4.2.4 换证检验:对证书有关的项目进行检查,以确认处于良好状态,并且适合支撑结构预期的营运业务,并换发新证书。1.4.2
14、.5 附加检验:因发生事故影响支撑结构安全性能的,或对支撑结构进行重大改装的,根据具体情况进行一次全面或局部的检验。1.4.3检验范围1.4.3.1 图纸资料审查应提交下列图纸和资料送CCS审查/备查,必要时CCS可要求扩大送审图纸资料的范围。(1)规格书结构设计规格书结构材料规格书结构建造规格书结构检验规格书结构焊接及无损检验规格书运输和安装规格书(2)结构图纸海上风电场平面布置图支撑结构设计总说明下部结构平、立面图单桩基础主结构图单桩主体结构开孔图单桩基础顶部法兰结构图重力式基础主结构图重力式基础配筋图筒型基础主结构图筒型基础内部隔舱图(3)安装图纸湿拖拖拉点及拖缆布置图系固布置图海上吊装
15、浮吊位置/吊装示意图(4)设计报告风机基础设计专题报告风机下部结构设计专题报告静力分析报告模态分析报告疲劳分析报告地震分析报告防冲刷设计报告防腐蚀设计报告监测设计报告地质勘察报告水文环境报告(5)安装报告系固分析报告运输分析报告浮拖系泊分析报告模态分析报告桩基础可打入分析报告筒型基础安装分析报告吊装分析报告1.4.3.2 初次检验(1)应包括支撑结构的布置、结构、设备和材料的全面检验;(2)应完成图纸审查,并应满足本指南要求;(3)支撑结构应按所批准的设计图纸及技术文件施工,并应满足本指南要求。(4)现场检验的主要内容包括:制造及安装过程中质量管理程序的审核;制造及安装程序、大纲的审核;焊工及
16、无损检测人员的资格审核;主要材料、设备证书的复核;材料试验规程、焊接规程及无损检测规程的审核;重要结构装配及焊接检验;设备安装检验及试验;电缆、管线安装检验及试验;陋装、涂装、防腐及其它项目检验;码头装船系固与绑扎检验;O海上安装检验,包括海上运输、海上吊装、下水就位、打桩、灌浆等;Q设备和系统的调试检验。(5)钢板、电缆、消防设备、救生设备、无线电及信号设备等应经CCS认可;(6) CCS根据检验结果签发报告和证书6.4.3.3 年度检验(1)结构及防腐检验内容外观目检水面以上的全部结构,应特别注意支撑结构飞溅区内因腐蚀及船舶和漂浮物对结构的碰撞而造成的损坏。必要时,对局部构件采用无损探伤法
17、进行检验;检查支撑结构结构的重要受力节点,尤其是应力集中的部位。必要时应进行无损探伤,发现裂缝必须立即修复。对于非焊接型式连接的松弛、磨损、疲劳、脆断等破坏应采用合适的方法予以修复;检查可能影响支撑结构结构完整性的构件和载荷变化情况,及结构运行监测的总体情况;检查甲板、通道、梯道的栏杆、踏板等安全设施;检查连接支撑结构群的栈桥结构及其保护栏杆;检查支撑结构结构、设备、管线涂层的完好情况,尤其是支撑结构下部结构在溅区和潮差带部分的涂层完好情况;采用外加电流系统进行保护时,应检查电源设备与支撑结构的电连接状况,检测电流和电位。(2)经年度检验并满足检验要求,CCS验船师在年度检验签署栏签字。6.4
18、.3.4 换证检验换证检验在年度检验基础上增加以下检验内容。(1)结构和防腐检验的内容CCS根据支撑结构的使用年限、条件、载荷的历史和以前检验结果决定支撑结构水上、水下结构部分是否作彻底检查。支撑结构作业者可根据支撑结构的设计、建造、作业情况向CCS提出免除水下详细探伤检验,经批准,可不进行详细检测;担任水下检验任务和评价支撑结构整体安全性的检验师(包括潜水员)应具有CCS认可的资格证书;结构和基础应按如下要求作彻底检查:a.整个结构的状况;b.裂纹和疲劳损伤检测;c.必要时需进行测厚检测;d.海底状况(冲刷、不稳定等迹象);e.船舶或其他原因造成的损伤;f.腐蚀状况和牺牲阳极水下检查以及外加
19、电流阴极保护系统的有效性。(2)CCS或作业者认为必要的其他检验项目;(3)经换证检验,满足本指南要求,并适用于预定用途,由CCS签发新证书。6.4.3.5 附加检验(1)如支撑结构发生的事故或发现的缺陷影响该设施的安全或其结构、设备、装置、布置或材料的有效性或完整性,其所有人或作业者应尽快向CCS报告该事故或缺陷,CCS应启动调查,并确定是否有必要进行检验。(2)在根据(1)所规定的调查而进行了修理后,或凡是进行任何重要的修理或换新都应视情况进行全面的或局部的附加检验。该检验应确保已有效进行了必要的修理或换新,其材料与工艺均满足要求,且均符合本指南的规定。1.4.4 检验间隔期1.4.4.1
20、 年度检验应在证书到期日前3个月或后3个月内完成。1.4.4.2 换证检验应在证书到期日前3个月内完成。1.4.5 证书1.4.5.1 证书签发支撑结构在初次检验或换证检验完成后,由CCS签发海上风电场设施符合证书。1.4.5.2 证书格式海上风电场设施符合证书证书格式由CCS制定。1.4.5.3 证书有效期海上风电场设施符合证书的有效期限应不超过5年。1.454证书失效(1)年度检验及换证检验未按本指南要求在规定的期限内完成时。(2)对本指南所规定的结构、设备、装置、布置或材料,除为维修或保养目的而直接更换这种设备或装置外,如未经CCS许可而作了变更。第2章环境资料与工程地质第1节一般规定2
21、.1.1 一般要求2.1.1.1 支撑结构设计应取得工程现场风能资源、海洋水文观测、工程地质勘察、海域规划、航道等资料。2.1.1.2 气象与海洋水文资料应根据工程场区范围内及附近的测风塔、气象站、水文站、海洋站、浮标等观测站获得。风电场工程场区范围内缺乏实测资料时,应根据工程实际情况通过与邻近观测站的观测资料进行分析。对无资料或资料不充分的风电场工程,应根据工程需要及时进行调查和设立观测站进行相关资料内容的观测。2.1.1.3 支撑结构设计所采用的载荷应符合风电场工程风能资源条件、海洋水文条件和工程地质条件。第2节气象资料2.2.1 一般要求2.2.1.1 气象基础资料应收集场址范围内风能资
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