钢质平台海上测风塔基础结构强度及稳定性分
析
唐东洋1 万庆宇1黄春芳1翟钢军2
（1中国水电顾问集团中南勘测设计研究院，长沙410014
2 大连理工大学建设工程学部，辽宁大连 116024）
摘要：针对渤海海域拟建的钢质平台海上测风塔基础结构及该海域环境荷载建立数值计算模型，对测风塔基础的整体稳定性及强度进行分析计算。重点分析了撑杆直径大小对测风塔整体稳定性及焊缝应力产生的影响；对比分析两种不同型式的柱脚，详细分析其优缺点，并采用ansys有限元软件对其进行强度分析。本文研究为我国海上测风塔基础工程设计提供参考。
关键词：海上测风塔基础；整体稳定性；结构强度；数值模型；
1 引言：
拥有资源才能获得发展，掌握未来。特别对于我国这样的发展中大国而言，能源的充分供给更是驱动经济快速发展车轮的动力。在气候变化问题日显，化石能源濒临枯竭，各国纷纷掀起能源革命的今天，发展清洁可再生能源、积极调整能源结构、促进技术创新、减少温室气体排放已成为能源行业发展的主流。
风能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，利用风力发电已经成为当今世界最主要的可再生能源技术之一。然而，由于陆地上经济可开发的风资源越来越少。全球风电场建设已出现从陆地向近海发展的趋势。与陆地风电相比，海上风电具有风能资源的能量效益比陆地风电场高2O％-4O％，海上风湍流强度小，风切变小，而且海上风电场具有不占用宝贵的土地资源等优势。因此，海上风电已经成为未来风电开发的主战场。进行海上风电开发首先需要收集近海区域海洋水文参数及风参数的数据。获得这些数据的最直接、有效的方法就是建立海上测风塔。目前我国已建成的海上测风塔很少，可供借鉴参考的资料更少。本文针对三桩钢质平台海上测风塔基础结构设计情况进行总结分析，为海上测风塔基础设计提供参考。
2 环境荷载参数及荷载组合
2.1 环境荷载参数
海上测风塔设计过程中考虑的荷载主要包括基础自重，上部塔架荷载、波浪力、水流力、风荷载、冰荷载和地震力等。本文对塔架荷载的考虑主要为上部塔架承受风荷载作用及其自重传递至塔架与基础连接的法兰部位的荷载。对于波浪力，本文对已收集到的测风塔海域的水文参数进行分析，分别计算波浪从0度、90度和270度入射时测风塔基础的稳定性及强度，拟建测风塔海域水位及波浪要素如表1所示。假定海流流速为1.14m/s。对于冰荷载，根据《中国海海冰条件及应用规定》[1]，取拟建测风塔海域调查统计单层冰最大厚度35cm，单轴无侧限极限抗压强度按50年一遇取值为1.99MPa。对于地震荷载，本文计算过程中按APIB谱计算，地面运动水平加速度取0.15g。考虑海生物附着影响，平均海平面以下的构件考虑10cm厚的海生物附着。本文在计算工程中，各荷载组合风、浪、流均为同向。
*唐东洋（1986-）男，助理工程师，主要从事海上风能发电基础设计。E-mail:deep_tdy@https://www.doczj.com/doc/cc9027359.html,
表1 测风塔海域水位及波浪要素
水位（85高程）
对应水深 （m ） 设计波高 （m ） 周期 （s ） 波速 （m/s ） 波长 （m ） 极端高水位（3.71m ） 17.64 6.9 8.5 11.0 93.5 设计高水位（2.15m ） 16.08 6.9 8.5 10.7 90.7 设计低水位（-0.89m ） 13.04 6.5 8.5 9.9 84.5 极端低水位（-2.73m ）
11.2
6
8.5
9.4
79.8
2.2 荷载组合
对出现在测风塔上的荷载作用，应考虑承载能力极限状态和正常使用极限状态，并结合相应的设计工况进行作用效应组合。风、波浪力、水流力和海冰荷载作为海洋工程中的经常作用力，设计将之纳入基本可变荷载而非其他可变荷载参加荷载组合，荷载组合中考虑可能出现的不利水位和波浪、水流及风的作用方向。因为测风塔海域的海浪主要是风浪，本文假定风荷载和波浪荷载方向一致，而风浪方向有可能和海流方向重叠，由于铁塔荷载除了竖向力之外，绝大部分由风产生，所以本文计算中可变荷载的作用方向全部考虑为同一方向，即波流力荷载、铁塔荷载水平力和弯矩、测风塔基础所受风荷载作用方向相同。具体组合如表2所示：
表2 荷载组合原则
水位
承载能力极限状态
正常使用极限状态
持久组合
短暂组合
偶然组合
频遇组合
准永久组合
短暂状况
极端高水位 √ 设计高水位 √ √ √ √ √ √ 设计低水位 √ √ √ √ √ √ 极端低水位
√
3 荷载计算 3.1 塔架荷载
本文对测风塔基础结构进行分析时，所考虑的塔架荷载为上部结构承受风荷载作用传递至塔架底部的荷载，该部分荷载由塔架设计人员提供。 3.2 风荷载
根据收集到的拟建测风塔区域的气象资料，测风塔塔所在位置海边风速（陆地）10m 高度处的50年一遇最大风速为30.98m/s 。
6.01600
98.301600122
0===V W kN/m
2 （3.1） 根据《港口工程荷载规范》 [2]，高度系数z μ取1.38，根据《高耸结构设计规范》 [3]，体型系数s μ取0.9，则垂直作用于测风塔基础表面单位面积上的风荷载标准值计算如下：
75.06.038.19.00=??==W W z s k μμkN/m 2 （3.2）
3.3 波浪荷载
作用在构件上的波浪力采用Morison 公式计算。水质点的速度和加速度采用流函数理论计算。对于圆柱体构件，阻力系数d C 和惯性力系数m C 取值一般情况下Cd 取0.7 Cm 取2.0。波浪力的计算公式如下：
dt
du
D g C u u D g
C F F F m
D
I D ?
?
+=+=242π
ωω
（3.3） 式中：F 为垂直构件轴线方向上的单位长度的水动力矢量；D F 为垂直构件轴线方向上的，在构件轴线和u 平面内的单位长度上的阻力矢量；I F 为垂直构件轴线方向上的，在构件轴线和dt du /平面内的单位长度上的惯性力矢量；D C 为阻力系数；m C 为惯性力系数；ω为水的重度；g 为重力加速度；D 为构件的直径(包括海生物附生)；u 为垂直构件轴线的水质点的速度分矢量；|u|为u 的绝对值；dt du /为垂直构件轴线的水质点的加速度分矢量。 3.4 流荷载
当流单独作用时,其作用在构件上的流荷载采用《海上固定平台规划、设计和建造方的推荐作法工作应力设计法》[4]中的计算公式：
g V A C F S /5.02
ω???= （3.4）
式中：F 为作用于结构构件上的流荷载；s C 为阻力系数；A 为结构构件投影面积；V 为流速；ω为水的重度；g 为重力加速度。 3.5 冰荷载
根据《中国海海冰条件及应用规定》
bh R K mK p c 21= （3.5） 式中：m 为桩柱形状系数，对半圆形截面取0.9，三角形时可查表确定；1K 为局部挤压系数，取值在2.0～3.0之间；2K 为接触系数，与冰的硬度、结构物迎冰面的平整度有关，建议取值0.45；
c R 冰的抗压极限强度；b 为桩柱宽度或直径；h 为冰层厚度。
4 数值计算
4.1 数值模型
本文采用ANSYS 有限元软件对测风塔基础结构受力、变形及地基土的屈服特性进行了详细计算分析。采用ANSYS 程序中的Pipe59单元模拟基础泥面以上的桩结构，泥面以下的钢管采用Pipe16单元模拟。根据《海上固定平台规划、设计和建造的推荐方法－工作应力设计法》中P-Y 曲线法建立测风塔基础结构的桩－土相互作用模型，钢管桩与土层之间作用由三维弹簧单元Combine39模拟。本测风塔基础采用三桩钢平台结构基础，采用6:1的斜桩，桩顶面高程为9.3m ，钢管桩直径1.2m ，桩长68m 。桩顶之间的间距由上部塔架结构尺寸决定，本测风塔桩顶成边长为9m 的正三角形布置。上水平连接杆单根长8.69m ，重1.16t ，下水平连接杆单根长10.59m ，重1.4t ，单根长11.35m ，桩与撑杆以及撑杆与撑杆之间采用高强度焊缝连接。测风塔基础数值模型如图1所示。图2为风、浪、流入射方向。本数值模型的坐标按图2所示布置X-Y 平面坐标，Z 坐标以向上方向为正。
图1 测风塔基础数值模型
图2 风、浪、流入射方向
4.2 整体强度及稳定性分析
本文分别计算了各工况下测风塔基础桩的拔力、桩的压力、von mises 等效应力以及桩的最大
竖向位移和倾斜率。根据《港口工程桩基规范》[5]
对竖向位移和倾斜率的计算仅考虑正常使用状态。
计算结果如表3所示：
表3 测风塔基础数值计算结果
数值 工况
控制要求 是否满足要求
桩拔力极值
(kN) -3311.6 结构自重+铁塔荷载+波流力+波浪力+风荷载（极端高水位270入射） -3461.0 是 桩压力极值
(kN) 3053.5 结构自重+铁塔荷载+波流力+冰荷载+风荷载（平均海平面90入射） 7084.9 是 von mises 等效应力(MPa) 288 结构自重+铁塔荷载+波流力+冰荷载+风荷载（平均海平面90入射） 295 是 桩的最大竖向位移(mm) 1.0 结构自重+铁塔荷载+波流力+波浪力+风荷载（设计高水位270入射） 200 是 倾斜率
0.005
结构自重+铁塔荷载+波流力+冰荷载+0.005
是
从表3可以看出本测风塔属于抗拔控制，桩的拔力极值出现在极端高水位风、浪、流270度入射时，此时仅1#桩抗拔，桩的拔力达到极值。风、流以及冰荷载90度方向入射时，1#桩单桩抗压，此时，桩的压力达到极值。桩的拔力和压力控制要求根据《港口工程桩基规范》（JTJ 254-1998）计算得到，式4.1和4.2分别为单桩垂直极限承载力计算公式和单桩抗拔极限承载力计算公式。本测风塔桩的抗拔及抗压均满足要求。本测风塔基础von mises 等效应力极值出现在风、流和冰荷载90度入射正常使用工况时，其最大值满足《钢结构设计规范》[6]中的控制要求。本测风塔结构在《高耸结构设计规范》中安全等级为二级，基础的最大竖向位移和倾斜率均满足《高耸结构设计规范》设计要求。从计算结果中可以看出测风塔的稳定性为抗拔控制，其极值出现在极限工况下极端高水位时，而冰荷载对测风塔基础的应力和倾斜率起控制作用，因此在需考虑冰荷载海域进行测风塔设计时，应对该海域海冰抗压极限强度以及冰层厚度进行重点复核。
∑+=
∏)(1
A q l q U Q R i R
d γ （4.1）
式中：d Q 为单桩垂直极限承载力设计值；R γ为单桩垂直承载力分项系数；U 为桩身截面周长；∏q 为第i 层土的极限侧摩阻力标准值（a kP ）；i l 为桩身穿过第i 层土的长度；R q 为单桩极限桩端阻力标准值（a kP ）
。 ∑+=
∏)cos (1
αξγG l q U T i i R
d （4.2）
式中：d T 为单桩抗拔极限承载力设计值；R γ为单桩抗拔承载力分项系数；i ξ为折减系数；G 为桩重力，水下部分按浮重力计；α为桩轴线与垂线夹角。
5 测风塔基础撑杆选型研究
撑杆是测风塔基础的重要组成部分，其尺寸的确定需综合考虑钢管尺寸规格以及撑杆尺寸对波流力产生的影响。本文根据常规无缝钢管直径尺寸，比选不同直径撑杆对测风塔基础所受波流力产生的影响，对比分析测风塔基础桩的拔力、桩的压力、以及撑杆衔接处的焊缝应力。计算结果如表4所示。
对于焊缝应力的计算，根据《钢结构设计规范》，角焊缝在各种力综合作用下，正应力f σ和剪应力f τ共同作用处，应满足下式要求：
f < （5.1）
当弯矩作用在平面内的拉弯焊缝和压弯焊缝，其强度按下列规定计算：
0.9f z N M f A W σ=
±< （5.2） 当弯矩作用在平面内的直剪焊缝和扭剪焊缝，其强度按下列规定计算：
2Q f p
T
f Dt W τπ=
+< （5.3） 式中N 为计算截面的轴向力；M 为计算截面的弯矩；Z W 为计算截面分别绕x 轴和y 轴的弯矩截面系数；Q 计算截面的剪力；T 为计算截面的扭矩；P W 为截面的抗扭截面模量；D 为圆管计算截面直径；t 为圆管计算截面壁厚；f σ为计算截面最大正应力；τ为计算截面最大剪应力。
（mm ） 桩的拔力(KN )
桩的压力（KN ）
)(a MP
)(a MP
377 -3249.7 1673.5
178 178.2 406 -3275.4 1682.8 181 172.5 426 -3292.8 1689.1 184 165.7 478 -3339.7 1704.4 191 161.3 508 -3368.1 1712.8 195 156.6 529 -3387.0 1718.5 198 153.1 559 -3415.9 1726.4 202 151.3 控制要求
-3461.0
7084.9
295
200.0
从计算结果表可以看出，随着撑杆直径的增大，测风塔基础桩基所受的拔力、压力和von mises 等效应力都相应增大。这是因为撑杆直径增大，测风塔基础所受的波浪力和水流力也会增大，从而导致桩基所受的拔力、压力和von mises 等效应力相应增大。撑杆焊缝应力一方面会随着撑杆所受的轴力、弯矩及扭矩变大而增大；另一方面由于撑杆直径的增大焊缝的弯矩截面系数和截面抗扭截面模量也会增大，从而导致焊缝应力的减少。从表4可以看出，随着撑杆直径的增大焊缝应力极值
逐渐减少，当撑杆直径达到508mm 时，焊缝应力极值基本不变。在测风塔基础设计过程中须综合考虑不同直径撑杆下桩的拔力、von mises 等效应力及焊缝应力极值，本测风塔设计选用撑杆直径为508mm 。
6 柱脚型式比选分析
柱脚是连接测风塔基础与塔架底端法兰的重要构件。目前测风塔基础采用的柱脚型式主要有两种，如图3所示。a 型柱脚其柱脚板位于桩内部，其优点在于柱脚板与桩之间的焊缝连接为平焊，便于施工，容易保证焊缝质量；其缺点在于，焊缝的有效长度较短，且在实际工程中留给塔架法兰可调节的空间较少。b 型柱脚其柱脚板稍大于桩径，外面布置一圈加强肋板。b 型柱脚的优点在于：桩外围可以布置加强肋板，柱脚板的有效焊缝长度能得到很大的增加，柱脚板直径较大从而留给塔架法兰可调节的空间较大；其缺点在于，柱脚板的焊缝为仰焊，焊接工艺要求较高。
a 型
b 型
图3 柱脚型式
本文采用ansys 软件对比分析测风塔受压及抗拔时两种柱脚型式所受的应力。其应力分布图如图4和图5所示。从图4和图5中可看出a 型柱脚受压时结构最大应力为127 MPa,抗拔时为163MPa ；b 型柱脚受压时结构最大应力为91.5 MPa ，抗拔时为117MPa 。b 型柱脚在受压和抗拔时最大应力均比a 型柱脚小。这主要是因为b 型柱脚比a 型柱脚多出一圈加强肋板，桩与塔架法兰的连接更加稳定。本测风塔基础设计采用b 型柱脚。
受压工况柱脚应力图
抗拔状态柱脚应力图
图4 a 型柱脚应力图
柱脚板 桩
塔架法兰
塔架法兰
柱脚板
加强肋版
桩
受压工况柱脚应力图抗拔状态柱脚应力图
图5 b型柱脚应力图
7 结论：
本文对海上测风塔基础结构在设计过程中荷载计算及荷载组合的选取进行了分析，并采用ansys有限元软件建立测风塔基础的数值模型，对其整体强度及稳定性进行研究和分析，最后对测风塔基础撑杆直径及柱脚型式进行比选分析得到以下结论：
1、钢质平台海上测风塔为抗拔控制。冰荷载是测风塔基础设计工程中需考虑的重要荷载，对于需考虑冰荷载的测风塔工程，须详细调查项目所在海域的冰情，选择合适的冰荷载参数进行计算。
2、测风塔基础撑杆直径的选择需综合考虑撑杆对波流力以及焊缝应力的影响，在满足测风塔基础整体稳定性的前提下，选择焊缝应力较小的直径。
3、b型柱脚由于可以增加加强肋板，比a型肋板具有更长的有效焊缝长度，其结构稳定性比a 型柱脚更加可靠，笔者建议钢质平台海上测风塔基础采用b型柱脚。
参考文献
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[5] 港口工程桩基规范[S]. 中华人民共和国交通部，2001
[6] 钢结构设计规范[S]. 中华人民共和国建设部，中华人民共国国家质量监督检验检疫总局，2003 Analysis of strength and stability of the steel platform offshore wind tower
foundation
Tang Dong-yang1 Wan qing-yu1Huang chun-fang1 Zhai gang-jun2
（1 Hydrochina Zhongnan Engineering Corporation, Changsha 410014, China
2 The Faculty Of Infrastructure Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China) Abstract: Established a numerical calculation model of offshore wind tower foundation and its local environment load conditions in Bohai Bay. Having a application of overall stability and strength analysis of this model.Analyzed the pole
diameter size’ influence of stability and weld stress; having a detailed analysis of two different types of column foot, listed their advantages and disadvantages, and researched their strength by ansys. This research provides good reference for offshore wind tower foundation projects.
Keywords: offshore wind tower foundation, the integral stability, structural strength , numerical model
离岸型海上风电场测风塔建设应注意的几个问题 作者：张功权 作者单位：福建省投资开发集团有限责任公司,350003 刊名： 知识经济 英文刊名：ZHISHI JINGJI 年，卷(期)：2010(19) 参考文献(8条) 1.张崧海上风电场风机安装概述[期刊论文]-中国海洋平台 2009(3) 2.程卫民基于模糊神经网络的海上施工安全评价[期刊论文]-安全与环境学报 2009(5) 3.江波我国海上风电施工能力分析[期刊论文]-可再生能源 2007(4) 4.张蓓文海上风电场设备吊装 2007 5.姚兴佳海上风电技术的发展与现状 2007 6.殷万寿深水基础工程 2003 7.杨志方东海大桥防腐蚀需求与现状[期刊论文]-世界桥梁 2004(z1) 8.吴绵拔桩基检测概述[期刊论文]-土工基础 2001(03) 本文读者也读过(10条) 1.黄立维.邢占清.张金接.HUANG Li-wei.XING Zhan-qing.ZHANG Jin-jie海上测风塔基础与承台灌浆连接技术[期刊论文]-水利水电技术2009,40(9) 2.刘焕彬.董旭光山东沿海风能观测网测风塔设立综述[会议论文]-2007 3.孔建荣.KONG Jian-rong广西风电场测风塔设立综述[期刊论文]-红水河2006,25(3) 4.郝俊涛.朱庆东海上测风塔上部结构设计[会议论文]-2010 5.张毅强.郑阿萍福建漳浦六鳌海上测风塔系统[期刊论文]-能源与环境2008(4) 6.蔡静宇柔性薄壁钢管测风塔的安装[会议论文]-2004 7.张慧池.孙雪梅.张付喜.孙金丽近海导管架式测风塔主结构建造方法[会议论文]-2008 8.唐山.孔健.李凤丽.冉红玉海上风电场单根钢管桩基础的设计与计算[期刊论文]-土工基础2009,23(6) 9.邢占清.杨锋.赵卫全.XING Zhan-qing.YANG Feng.ZHAO Wei-quan响水风电场海上测风塔设计与施工[期刊论文]-水利水电技术2009,40(9) 10.陈传全.CHEN Chuanquan东海海上风电场通航安全对策研究[期刊论文]-中国海事2009(7) 引用本文格式：张功权离岸型海上风电场测风塔建设应注意的几个问题[期刊论文]-知识经济 2010(19)
《技术与设计2》第一章第三节《结构的强度和稳定性》教学设计 《结构的强度和稳定性》教学设计 一、教材分析： 本节是“地质”出版的教材《技术与设计2》中第一章第三节《结构的强度和稳定性》。共需2课时完成。本课为第1课时的学习。该章的总体设计思路是：认识结构——探析结构——设计结构——欣赏结构。“结构”与“设计”是该章的两个核心概念，结构的强度和稳定性则是结构设计中需要考虑的重要因素之一，是对结构及受力认识的基础上作进一步深入的学习。 二、教学目标： 知识与技能： 1、理解力、强度、应力的概念，能进行简单的应力计算，掌握应力和强度的关系。 2、通过实验，明确强度与材料、强度与物体的形状及连接方式的关系。培养学生合作交流能力，对身边事物的观察能力。 3、理解稳定性的概念，及影响稳定性的因素。 过程与方法：通过观察生活和技术实验等方法使学生懂得应用相关的理论知识。 情感态度价值观：让学生亲身体验注重交流，通过分析讨论得到结论，培养学生的观察分析能力，合作交流能力。 三、教学重点与难点： 重点：影响结构强度和稳定性的主要因素。 难点：应力的计算，强度与应力的关系，结构设计需要在容许应力围之。 四、学情分析： 总体来说学生对通用技术这门课程比较感兴趣。他们的思维、生活经验已有一定基础，并在前面章节的学习中已经初步掌握了结构的一些相关知识，在此基础上帮助学生从其生活世界中选择通俗感兴趣的主题和容，对结构问题进行进一步探讨，上升到理论的高度。 五、教学策略：
本课采用在教学中充分利用实验、讨论、小组合作的教学方法。多举生活中的案例，进行师生互动探讨，帮助学生加深对知识的理解。 六、教学安排 1课时 七、教学过程： （一）复习回顾，导入新课 教师引导学生回顾结构的概念，指出事物的性质：强度和稳定性 （二）知识构建 1、强度 对于结构变形，只给以“结实”“不结实”来评说是不够准确的，而对于结构的受力与变形应该有更科学的描述。通常，物体结构抵抗变形的能力，都以强度来表示，我们用应力来衡量强度。 （1）力：外力使构件发生变形的同时，构件的部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力，称为力。 （2）应力：作用在单位面积上的力。 【学生活动一】 （3）拓展：探讨强度和应力的关系 示例：粗绳和细绳，两种相比粗绳更结实，牢固，换句话说是抗拉强度更大。绳子所受拉力一定，即构件受到的外力一定，而粗的横截面积大，所以应力小，此时变形小，而抗变形的能力大，即强度大。 结论：应力小，强度大应力大，强度小 【学生活动二】 （4）结合课本分小组探究影响结构强度的因素，同时完成26页问题，答在学案上。 结构的强度，一般取决于它对力和压力两方面的反应能力，具体取决于以下因素： 形状、材料（不同的材料有承受不同应力极限的能力） 材料的连接方式（不同的连接方式，受力传递方式和效果不一样） 师生探讨：如何改进物体结构的强度？
开题报告 船舶与海洋工程 测风塔的结构设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 发展可再生能源是应对气候变化、优化能源结构、解决能源和环境问题的关键,是我国能源战略调整、转变电力发展方式的重要内容。随着全球范围内石油、煤炭等化石能源紧缺状况的进一步加剧,各国都在大力提倡和实现节能减排的低碳型经济发展模式,我国风能资源储量巨大,风力发电是一种清洁能源,开发风力发电是可持续发展能源的途径之一。近年来，随着全球对风能资源的普遍关注和风力发电行业的迅速发展，各国政府、企业或是风电开发商开始投资兴建测风塔，为将来风电场的投资建设获取第一手风能资料。在国家相关政策的持续支持和各方的不懈努力下,我国风电建设快速发展,装机容量年均增长率达到70%以上,截至2009年12月31日我国(不含台湾省)累计风电装机21581台,风电建设容量达到2580万千瓦。在当前我国风电机组的装机容量和上网电量所占比重不断增加,风电场的建设规模和数量也在逐年大幅攀升的背景下,测风塔技术及其应用在风能开发利用过程中的作用更显得尤为重要。在风能资源的开发和利用过程中,测风塔处于十分重要的位置,主要表现在风电场前期的风资源评估、风场微观选址、风电场规划设计、风电场风况实时监测、超短期预测,数值预报模式预报输出数据比对和数值模式参数校正等方面。随着风能资源开发利用相关研究和应用工作的不断深入推进,测风塔技术在风电开发利用中的重要性认识在逐步提高,测风塔技术的应用领域也愈来愈广泛,而目前与此相关的全面研究工作甚少。 测风塔架设在风电场场址内，多为绗架式结构和圆筒式结构，采用钢绞线斜拉加固方式，高度一般为10-150米。在塔体不同高度处安装有风速计、风向标以及温度、气压等监测设备。可全天候不间断地对场址风力情况进行观测，测量数据被记录并存储于安装在塔体上的数据记录仪中。 我国海岸线漫长，相比陆地风力发电，海洋风力发电前景更广阔．为了获得不同高度处的准确风参数，需要在海上建造测风塔，依靠固定在测风塔上不同高度处的测风设备对风能进行观测．由于海洋环境的特点和测风设备的运行特点，导致测风塔的设计有其特殊性。 中国海洋石油总公司计划于2009年在威海建立210万千瓦的风力发电站, 为了获取威海海域风能的数据, 需建造测风塔。测风塔是风电场建设的先导工程, 主要功能是检测、收集不同季节风能气象资料, 为风电场的装机编组、海底电缆铺设及岸基变电站设计建设和电力并网工程建设提供科学依据。威海测风塔是我国建立在海上的第一个测风塔,该测风塔与陆地测风塔相比,具有以下特
《结构的强度与稳定性》教案 一、教材分析 本节是“地质出版社”出版的教材《技术与设计2》中第一章第三节《结构的强 度和稳定性》。该章的总体设计思路是：认识结构——探析结构——设计结构——欣赏结构。“结构”与“设计”是该章的两个核心概念，结构的强度和稳定性则是结构设计中需要考虑的重要因素之一，因此本节内容在《结构与设计》中起到举足轻重的作用，本节主要包括稳定性的概念、影响结构稳定性的因素两个部分。教材通过技术实验、阅读资料、问题思考、试一试、调查研究及讨论交流等手段引导学生理解结构的稳定性技术原理，并探究影响结构稳定性的主要因素，这样不仅可以使学生对结构的这个技术原理有更深的认识，而且也给结构的设计等奠定了良好基础。 二、教学目标 （一）、知识与技能 1、理解稳定与结构稳定的概念，掌握影响结构稳定性的因素。 2.、能运用影响结构稳定性的因素来判断结构的稳定性，并如何增加结构稳定性提出自己的看法。 3、理解内力、应力的内涵，会从应力角度衡量强度。 4、知道应力和强度的关系，能进行简单的应力计算。 （二）、过程与方法： 1、通过观察生活和技术实验等方法使学生懂得应用结构的相关的理论知识。 2、在教学过程中培养同学们合作交流能力，要鼓励学生表达自己的认识和判断形成实事求是的科学态度。 （三）、情感态度价值观：让学生亲身体验注重交流，通过分析讨论得到结论，培养学生的观察分析能力，合作交流能力。 三、教学重点与难点： 教学的重点： 影响结构强度和稳定性的主要因素 教学难点： 1、应力和强度的关系。 2、对常见简单结构设计进行正确分析，对稳定不合理结构提出改进意见。
四、学情分析： 总体来说学生对通用技术这门课程比较感兴趣。他们的思维、生活经验已有一定基础，并在前面章节的学习中已经初步掌握了结构的一些相关知识，在此基础上帮助学生从其生活世界中选择通俗感兴趣的主题和内容，对结构问题进行进一步探讨，上升到理论的高度。 五、教学策略： 在教学中充分利用实验、分析讨论、自主探究、小组合作的教学方法。使教学内容与生活中的案例紧密联系，通过师生互动探讨，帮助学生加深对知识的理解。 六、教学课时安排：1个课时 七、课型：新授课 八：教学媒体：多媒体教学 九、教学过程： （一）设置情景，引入新课 实验：改变A4纸的形状，使之能够承受三瓶矿泉水的重量？（学生小组合作探讨，演示） 结论：改变纸的形状或结构可以改变其承受力的能力。对于我们周围的事物，我们怎么设计才能增加它稳定性呢？ （二）、学习探究 1、结构稳定性的含义 演示：单摆、倒摆和不倒翁对比实验 提问：这三种情况都稳定吗？ 学生讨论回答 总结：稳定指的不是状态绝对不变，而是指受扰后，允许状态有所波动，但当扰动消失后，能重新返回到原平衡状态。不能回到原有平衡状态就是不稳定。 结构稳定性：结构具有阻碍翻倒或移动的特性。 2、影响结构稳定性的因素 【图片展示】桥倒塌的图片 提问：为什么结构有时比较稳定，而有时不稳定呢？影响结构稳定性的主要因素有哪些？ 环节一
超长距离的海上测风塔打桩施工 随着世界环境日趋恶化,各国都在大力提倡和实现节能减排的低碳型经济发展模式,我国风能资源储量巨大,近年来,在国家相关政策的持续支持和各方的不懈努力下,我国风电建设快速发展,测风塔技术及其应用在风能开发利用过程中的作用更显得尤为重要，测风塔的施工也是最基本的前提。 测风塔基础部分大多由桩基构成，为获得现场风场数据，一般建设在距离海岸10km以上的海域。目前码头桩基施工都采用GPS定位，打桩船GPS流动站距基站一般都小于15km，在此范围内GPS 接收信号比较好，而超过15km打桩船则无法接收到基站GPS信号，而20km以上的打桩施工更是困难，我单位打桩18号成功的完成了距离基站25km的桩基施工。 一、工程概况 鲁北测风塔工程位于山东北部海域，具体坐标为：38°19′06″N ，118°34′29.4″°E，此位置距离最近陆地约25km。共有Φ1200mm、长68m钢桩3根，成正三角形分布。 测风塔位置图
二、基站数据准备 1、基站信号发射原理 根据打桩船GPS基站电台的发射功率，TMK3电台的发射功率为5w、10w、25w三种，使用25w发射最远可发射距离为15km，超过15km就必须要重新安排施工方案，在此条件下，首先要考虑的就是如何在距离基站25km处能接收到基站信号。经过咨询专家及天宝厂家，同时根据信号发射原理，只要把基站GPS发射天线架高，在远距离条件下应该也可以收到信号，但是天线架高高度并不能计算出来，因此不能解决目前所面临的问题；再者就是效仿高频电话的模式，增加基站电台的发射功率或者增加发射天线的发射功率，制作一个高增益天线来完成基站电台信号发射的强度。
《结构的强度和稳定性》教学设计
《技术与设计2》第一章第三节《结构的强度和稳定性》教学设计 《结构的强度和稳定性》教学设计 一、教材分析： 本节是“地质出版社”出版的教材《技术与设计2》中第一章第三节《结构的强度和稳定性》。共需2课时完成。本课为第1课时的学习。该章的总体设计思路是：认识结构——探析结构——设计结构——欣赏结构。“结构”与“设计”是该章的两个核心概念，结构的强度和稳定性则是结构设计中需要考虑的重要因素之一，是对结构及受力认识的基础上作进一步深入的学习。 二、教学目标： 知识与技能： 1、理解内力、强度、应力的概念，能进行简单的应力计算，掌握应力和强度的关系。 2、通过实验，明确强度与材料、强度与物体的形状及连接方式的关系。培养学生合作交流能力，对身边事物的观察能力。 3、理解稳定性的概念，及影响稳定性的因素。 过程与方法：通过观察生活和技术实验等方法使学生懂得应用相关的理论知识。 情感态度价值观：让学生亲身体验注重交流，通过分析讨论得到结论，培养学生的观察分析能力，合作交流能力。 三、教学重点与难点： 重点：影响结构强度和稳定性的主要因素。
难点：应力的计算，强度与应力的关系，结构设计需要在容许应力范围之内。 四、学情分析： 总体来说学生对通用技术这门课程比较感兴趣。他们的思维、生活经验已有一定基础，并在前面章节的学习中已经初步掌握了结构的一些相关知识，在此基础上帮助学生从其生活世界中选择通俗感兴趣的主题和内容，对结构问题进行进一步探讨，上升到理论的高度。 五、教学策略： 本课采用在教学中充分利用实验、讨论、小组合作的教学方法。多举生活中的案例，进行师生互动探讨，帮助学生加深对知识的理解。 六、教学安排 1课时 七、教学过程： （一）复习回顾，导入新课 教师引导学生回顾结构的概念，指出事物的性质：强度和稳定性 （二）知识构建 1、强度 对于结构变形，只给以“结实”“不结实”来评说是不够准确的，而对于结构的受力与变形应该有更科学的描述。通常，物体结构抵抗变形的能力，都以强度来表示，我们用应力来衡量强度。 （1）内力：外力使构件发生变形的同时，构件的内部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力，称为内力。
海上测风塔项目建议书 一、建设项目简介 1、项目名称： XXXX公司海上测风塔项目 2、项目地址： 3、建设单位概况 二、项目建设依据 1、相关法律法规及规程：《中华人民共和国建筑法》、《中华人民共和国可再生能源法》、《中华人民共和国海域使用管理法》、《海上风电暂行管理办法》、《海上风电暂行管理办法实施细则》等。 2、黄河三角洲区域经济发展规划的有关文件。 3、黄河三角洲区域自然、地理、气象、水文、地质、经济、社会、环保等基础资料。 三、项目建设必要性 1、市场需求分析 ①国内市场综述 根据“十二五”可再生能源规划，海上风电将作为我国可再生能源的重要组成部分获得里程碑式的发展，我国海上风电的发展目标
是：2015年建成500万千瓦，形成海上风电的成套技术并建立完整产业链；2015年后，我国海上风电将进入规模化发展阶段，达到国际先进技术水平，到2020年建成海上风电3000万千瓦。按照近期国家编制完成的海上风电定额标准，每个单位风场最低需要建设2座海上测风塔，而且其中一座必须达到100米标准高度，能够对高空风速进行测定。这样，到2020年以前，国内需要建设100-500座海上测风塔，主要分布在江苏、山东一带，按照平均300座计算，从2011年到2020年，国内每年需要建造安装30座海上测风塔，而国内具备建造、安装海上100米标准测风塔的企业目前仅仅只有一家，每年只能够完成3座左右，远远不能满足这个市场的需求，因此，从国内市场来看，海上测风塔项目的国内市场需求量巨大，项目实施有非常充足的必要性。 ②山东省及周边市场分析 海上风电在山东省还没有正式启动，从2011年下半年开始，国家能源局将组织江苏和山东推进海上风电示范性项目建设，江苏省今年下半年已经完成示范项目，正在等待特许权项目的开工建设，山东省则计划在今年下半年到明年上半年进行海上风场的招投标，山东省目前还没有海上测风塔的建造安装企业，目前在滨州、威海等海域完成的两座海上测风塔均来自外地，从建造到安装，再到海上施工，一体化建设海上测风塔项目具有很强的可行性，山东省海上测风塔生产安装市场前景非常广阔。
测风塔及测风设备采购、安装 合同 项目名称：贵州省铜仁市松桃县永安乡测风塔及测风设备采购安装项目 委托方：贵州昶盛投资有限公司 （甲方） 服务方：衡水双利风电设备制造有限公司 （乙方） 签订地点：贵阳 依据《中华人民共和国合同法》的规定，合同双方就贵州省铜仁市松桃县永安乡测风塔及测风设备采购安装项目的技术服务，经协商 一致，签订本合同。
一、项目名称： 二、服务的内容、方式和要求 1、测风塔的制作、建设和安装 乙方负责完成测风塔的制作、建设和安装工作，本次测风工作拟在贵州省铜仁市松桃县永安乡新建1座测风塔，采用美国赛风测风设备，测风塔位置、数量和配置见下表： 测风塔数量和位置 测风塔设备配置 2、测风设备的安装、调试、维护 1）设备的安装调试 由乙方负责测风设备的安装调试，以确保设备正常测风。 2）设备的维护 为了保证数据的完整性和连续性，由乙方负责远程监控设备的安全运行，以确保数据的完整率不低于98%。 除地震等不可抗力因素和人为破坏外，测风塔及测风设备质保期一年。 3、数据采集和数据分析
1）数据采集和存储 为了取得至少一个完整年的测风数据，测风工作要无中断地连续进行一年以上，且数据的完整率不低于98%，有效数据的完整率不低于90％。根据国家有关规定确保原始数据的安全保存。 2）数据的分析 根据《GB/T18079－2002风电场风能资源测量方法》和《GB/T 18710－2002风电场风能资源评估方法》的要求，乙方对数据质量进行控制，对缺测和可疑数据进行处理。在对甲方完成培训前，数据采集的分析由乙方负责协助整理，并在第二月的前五日内向甲方提供整理报告。 三、承包方式 本合同甲方以总价发包方式将工程交乙方承包。 四、结算货币单位 本合同以人民币为结算货币单位。 五、合同总价款 注：工程总承包价中不含二次搬运和山地施工费用，如果实际施工中产生二次搬运和山地施工，则该项费用由甲方另行支付。 六、合同工程工期 本合同全部工期为 15天，于4月15日前完成并开始测风工作。
《结构的强度与稳定性》第二课时《结构与稳定》 说课稿（地质版） 主讲教师：五指山市五指山中学周世武 一、教学内容分析： 结构稳定性既是“第一章结构与设计”的重难点也是《技术与设计2》的一个重要的技术原理。本单元总的设计思路是：初识结构——分析结构——结构设计——欣赏结构，“结构”和“设计”共同构成“结构与设计”两个核心概念，而结构的稳定性是结构的重要性质之一，结构体现了空间的概念，因此，本节内容在《结构与设计》中起到举足轻重的作用，本节主要包括稳定性的概念、影响结构稳定性的因素两个部分。教材通过技术实验、阅读资料、问题思考、技术实习、试一试、调查研究及讨论交流等手段引导学生理解结构的稳定性技术原理，并探究影响结构稳定性的主要因素，这样不仅可以使学生对结构的这个技术原理有更深的认识，而且也给结构的设计等奠定了良好基础。 二、教学目标 （一）知识与技能 1、理解稳定与结构稳定的概念 2、掌握影响结构稳定性的因素 3、能运用影响结构稳定性的因素来判断结构的稳定性，并如何增加结构稳定性提出自己的看法。 4、在教学过程中培养同学们合作交流能力，要鼓励学生表达自己的认识和判断形成实事求是的科学态度。 （二）、过程与方法：通过观察生活和技术实验等方法使学生懂得应用结构的相关的理论知识。 （三）、情感态度价值观：让学生亲身体验注重交流，通过分析讨论得到结论，培养学生的观察分析能力，合作交流能力。增强主动参与意识，并渗透安全教育、德育教育。 三、学生分析： 在学习本节课之前，学生对于什么是结构的稳定状态，已经有了一定的感性认识。例如，物体的倒与不倒。但这样的认识是比较片面的，结构的稳定性问题不仅仅是解决结构的倒与不倒的问题。所谓结构的稳定性是指“结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力，即受外力后恢复原有平衡状态的能力”。所以，在提出结构稳定概念时要着重解决学生在认识上的误区。
海上风电开发建设管理暂行办法实施细则为做好海上风电开发建设工作，促进海上风电健康有序发展，根据《海上风电开发建设管理暂行办法》及有关法律法规，制定本实施细则。 第一条为做好海上风电开发建设工作，促进海上风电健康有序发展，根据《海上风电开发建设管理暂行办法》及有关法律法规，制定本实施细则。 第二条本细则适用于海上风电项目前期、项目核准、工程建设与运 行管理等海上风电开发建设管理工作。 第三条海上风电前期工作包括海上风电规划、项目预可行性研究和 项目可行性研究阶段的风能资源测量评估、海洋水文地质勘查、建设条件论证和开发方案等工作。 第四条省级海上风电规划由省级能源主管部门组织技术单位编制， 在征求省级海洋主管部门意见的基础上，上报国家能源主管部门审批。国家能源主管部门组织技术归口管理部门进行审查，征求国家海洋主管部门意见后，由国家能源主管部门批复。 第五条海上风电规划应与全国可再生能源发展规划相一致，符合海 洋功能区划、海岛保护规划以及海洋环境保护规划。要坚持节约和集
约用海原则，编制环境评价篇章，避免对国防安全、海上交通安全等的影响。 海上风电场原则上应在离岸距离不少于10公里、滩涂宽度超过10公里时海域水深不得少于10米的海域布局。在各种海洋自然保护区、海洋特别保护区、重要渔业水域、典型海洋生态系统、河口、海湾、自然历史遗迹保护区等敏感海域，不得规划布局海上风电场。 第六条省级能源主管部门根据国家能源主管部门批复的省级海上风电规划，提出分阶段拟建项目前期工作方案，明确前期工作承担单位，在征求省级海洋主管部门意见后，报国家能源主管部门批复。国家能源主管部门征得国家海洋主管部门意见后批复实施。前期工作承担单位要按照国家有关保密要求，做好海上风电观测相关信息保密管理。规模较大的海上风电基地项目、新技术试验示范项目可优先开展前期工作。省级能源主管部门可委托国家甲级勘察设计单位统一开展海上风电前期工作，提高工作效率和成果质量。 第七条设立海上测风塔应满足海上风电开发建设需要以及航海、航空警示要求。在设立测风塔前，项目前期工作承担单位应依据海域管理有关规定，向县级海洋主管部门提出测风塔用海申请并取得海域使用权证书，编制测风塔环评报告表并报有审批权的地方海洋主管部门审批。编制测风塔通航安全评估报告，并取得工程管辖区海事主管部
风电场海上测风塔设计与施工经验的总结和思考 摘要：随着科学技术的发展及人们对自然资源需求量的加大，我国开始进行海 上风电的开发。由于我国海上风电属于开发初期，海上风电场的设计还属于萌芽 阶段，存在着很多不足。要开发海上风电，建立风电场，首先获得相关的风资源 数据，这就需要要建立海上测风塔，对拟建的风电场的资源进行参数的测量。本 文结合海上测风塔设计和施工经验，分析了测风塔设计的各种问题和情况，对建 设中需要注意的事项作了相关的总结。 关键词：风电场；海上测风塔；设计与施工；经验总结 前言： 对于自然资源日益减少的今日，海上风电的开发有着极为重要的意义。风电 是没有污染的可再生能源，对于资源缺乏的国家有着很重要的作用。海上风能资 源是最为丰富的，且较为稳定，它的风况相较于陆地更为优越，且受到的各种干 扰较少，也不会涉及到土地征用的问题，因此海上风能资源的开发越来越受到国 家的重视。我国的近海风能资源可以开发的有8亿KW左右，具有很大的发展前景。目前已经有很多国家建成了较大的海上风电场，在相关的设计和建设上有了 一定的经验和技术，但我国在海上风电场设计上还处于初期阶段，各方面都不够 成熟。 一、海上测风塔的设计 1、地质水文的测量 根据相关的调查资料显示，一般海域的地质分层分别为淤泥层、粉砂层，各 土层具有不同的抗压侧阻力和极限阻力。以黄海的某一海域为例，它的地质分层 主要分为（从上往下）：（1）最上层为淤泥质的黏土，厚度大约为18米；（2）黏土之下为粉砂质泥土，厚度约为4米；（3）下层为粉砂层泥土，目前还未揭穿，是工程基桩持力层。每个土层的抗压极限测阻力和极限端阻力的标准值都是 不同的，各土层的具体标准值如下（图1）： 图2 2、测风塔结构形式的设计 一般来说，测风塔的结构形式分为两种：自立式、拉线式。自立式测风塔的材料用量较大，需要达到很高的要求，塔体下部较宽。拉线式测风塔的可靠性较高，受力合理，塔体也 较小，但工艺相对比较复杂，拉线数量多。因此在进行海上测风塔的设计时，要考虑到测风 塔对海上船只的影响，很多海域是采用的自立式测风塔。在测风塔的设计中，一般是采用重 力式基础和桩基础。桩基础中较为适用的有钻孔灌注桩、钢管桩以及预制混凝土桩等。钻孔 灌注桩的施工需要浇筑混凝土，施工时间较长；预制混凝土的施工较难打入，不宜使用钢结 构作承台，施工时间同样较长；重力式桩结构简单，施工方便，成本较低，但由于抗压力小，体型较大，在海中容易受到洋流的影响，发生倾斜甚至倒塌。钢管桩的施工相对比较容易， 时间也不用很长，但成本较高。总的来说，钢管桩的抗压力较强，海底的洋流对它的影响较小，受力情况也很明确，但施工工艺相对比较复杂，对海上防腐的要求很高。因此，在进行 海上测风塔的材料选择时，根据具体情况，大多选择的钢管桩。 三、测风塔的施工 1、桩基的施工 桩基施工需要的设备主要有打桩船、抛锚船及运桩船等。在进行施工时，要选择适合的 打桩船设备，如撞锤等，并选择适合的工艺，提高沉桩效率。沉桩时的工序为：（1）起桩；（2）立桩；（3）插桩；（4）锤击沉桩；（5）停锤，移位；（6）完成，开始下一根桩。 在打桩时，沉桩大约需要20分钟（每一根），打桩时需要选用合适的施工设备和施工工艺，
江苏响水近海风电场项目风功率预测系统技术协议 二○一五年五月响水
目录 第一章总则 (2) 第二章技术规范 (3) 2.1 标准和规范 (3) 2.2 工程概况 (4) 第三章技术参数和性能要求 (6) 3.1 海上测风塔数据传输技术要求 (6) 3.2 设备要求概述 (6) 3.3 功率预测技术要求 (6) 3.4预测功能要求 (8) 3.5 统计分析 (10) 3.6 界面要求 (10) 3.7 至调度主站要求 (12) 3.8 联网方式及数据上传方式 (12) 3.9 GPS 对时方式 (12) 3.10 电磁兼容性要求 (13) 第四章屏柜结构及布线要求 (13) 4.1 屏体要求 (13) 4.2 屏内布线 (14) 第五章图纸和资料 (14) 第六章现场验收及服务 (15) 第七章交货要求 (15) 附件1 供货范围、备品备件及技术参数表 (16) 附件2 风电场风电功率预测系统结构图 (18) 附件3 信息传送网络拓扑图 (19)
第一章总则 1.1 本技术协议适用于江苏响水近海风电场工程风电功率预测系统。 1.2 本技术协议提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，卖方应提供符合本规范书和工业标准的优质产品。卖方应具备风功率预测系统的制造资质和经验，可根据需要提供预测系统建设的解决方案。1.3 如果卖方没有以书面形式对本规范书的条文提出异议，则意味着卖方提供的设备完全符合本技术协议的要求。如有异议，不管是多么微小，都应在报价书中以“对规范书的意见和同规范书的差异”为标题的专门章节中加以详细描述。风功率预测系统是预测风电场未来发电能力的重要手段，是推动风电行业持续健康发展的必要条件之一。根据国家电网公司的要求，风电场需要上报测风塔自动气象站实时采集的数据、风功率预测结果等内容。为此，卖方承担的工作内容包括(但不限于)： （1）提供测风塔侧无线发射设备和风机侧的无线接收设备各1套，将测风塔自动气象站所采集的数据接入到无线发射设备，通过无线传输到风机侧，再借用风机35kV光电复合缆中光纤的备用芯将数据传输到陆上集控中心中控室。卖方需负责完成整个传输通道的各项接口配合工作，向调度中心传送实时测风数据。 （2）风功率预测系统的建设：包括中心站的硬件、平台软件、短期风功率预测软件、超短期风功率预测软件等，并向调度中心报送预测功率数据。 （3）提供系统预验收后第一年的气象预报数据服务。 （4）系统框架具体内容，参见技术文件提供的附件1《供货范围、备品备件及技术参数表》、附件2《风电场风电功率预测系统结构图》和附件3《信息传送网络拓扑图》。 1.4 测风塔和自动气象站由买房负责建设。 1.5 本技术协议所使用的标准如遇与卖方所执行的标准不一致时，按较高标准执行。1.6 本技术协议经买卖双方确认后作为订货合同的技术附件，与合同正文具有同等的法律效力。 1.7 本技术协议未尽事宜，由买卖双方协商确定。
1、基础施工 （1）桩基施工 桩基施工所需的船舶主要有打桩船、运桩船、抛锚船等。鉴于海上施工的特点，打桩船必须配备合适的桩锤，选用合适的施工工艺，尽可能提高沉桩效率，且应具有良好的可靠性。经调研分析，打桩船采用"三航桩2#"，桩锤选用D128开口柴油锤，并配900HP拖轮负责移船就位作业；运桩船选用自航驳；抛锚船选用当地常见的渔船。 打桩船沉桩的施工顺序为：起桩→立桩→插桩→锤击沉桩→停锤、移位→下一根桩起桩→搭设围囹。根据打桩船特点和施工环境，计划测风塔基础施工工期为：准备工作及抛锚1.0d，沉桩施工1.5d，桩支撑结构及托板焊接3.0d，钢平台安装及焊接2.0d，安装爬梯、护舷、护栏1d，临时设施拆除1d，参考相关海上施工经验取气候影响系数2.5，则1个测风塔基础的实际作业工期定为24d。 打桩船锤击沉桩约需20min/根，收锤阶段实测贯入度约为1.0cm。打桩过程贯入度变化规律与勘探地质分层较为吻合。基础施工表明，所选的施工设备和施工工艺较为合理，勘探资料准确。 （2）施工船舶配合及安全控制措施 海上施工受风、浪、流影响较大，施工期间自航驳要运桩给打桩船，且要预防船舶与打好的桩发生碰撞。因此，各种船舶施工期间的配合需制定详细的作业计划和安全控制措施。 打桩船由拖轮运至施工点附近，采用八字形式抛锚，每个锚上设立浮漂。自航驳停泊在打桩船附近，由于外海作业受风浪影响较大，打桩船和自航驳间距保持在500m左右，自航驳亦设4根锚缆。 施打第一根桩时，打桩船抛锚至预定桩位，自航驳起锚，行至打桩船打桩架一侧，将打桩船上的2根缆绳固定在自航驳上，通过收紧缆绳，令两船紧紧相靠且使其中心线保持互相垂直；打桩船下放吊钩，开始起桩；钢管桩水平脱离运桩驳船并至一定高度后，松开系在自航驳上的缆绳，让自航驳回至原位，打桩船准备打桩。施打其余桩时，打桩船通过调节其4根锚绳远离已打好的钢管桩，同时起锚自航驳，按照前述方法起桩；自航驳离开后，打桩船再通过调节其4根锚绳靠近已打好的桩，重新测量定位，开始打桩。 （3）打桩检测 测风塔采用钢管桩基础，且桩较少（4根），施打过程不仅需监测桩身完整性，更要对桩基承载力进行分析判断。因此，加强基桩施工过程中的质量控制和施工后的质量检测，对确保整个工程的质量与安全具有重要意义。由于海上施工受到特殊的场地条件限制，无法也不可能像陆地的基桩那样进行各种静力载荷试验，只能通过基桩检测获得设计所需各项参数，控制施工质量。高应变法是在桩顶沿轴向施加冲击力，使桩产生足够的贯入度，实测由此产生的桩身质点应力和加速度的响应，通过波动理论分析，判定单桩竖向抗压承载力及桩身完整性。高应变动力检测不仅能够有效地确定桩身结构完整性，而且能快速判定桩的承载
中 国 船 级 社 海上风电场设施检验指南 2017 生效日期：2017年6月1日 北京
目 录 第1章 通 则 (1) 第 1 节 目的 (1) 第 2 节 适用范围和依据 (1) 第 3 节 定义和缩写 (1) 第 4 节 检验和证书 (2) 第 5 节 申请及责任 (5) 第2章 海上风力发电机组 (7) 第 1 节 一般规定 (7) 第 2 节 风轮叶片 (7) 第 3 节 齿轮箱 (8) 第 4 节 发电机 (9) 第 5 节 变流器 (10) 第 6 节 变压器 (10) 第 7 节 GIS (11) 第 8 节 整机 (12) 第 9 节 定期检验 (13) 第3章 海上风力发电机组下部支撑结构及测风塔 (15) 第 1 节 结构 (15) 第 2 节 消防设备 (20) 第 3 节 逃生和救生设备 (20) 第 4 节 助航标志与信号设备 (20) 第4章 海上升压站平台 (22) 第 1 节 结构 (22) 第 2 节 消防设备 (22) 第 3 节 电气和仪表设备 (25) 第 4 节 机械设备 (26) 第 5 节 逃生和救生设备 (28) 第 6 节 无线电通信设备 (29) 第 7 节 助航标志与信号设备 (29) 第 8 节 防污染 (30) 第 9 节 起重设备 (30) 第 10 节 直升机甲板设施 (32)
第1章 通 则 第 1 节 目的 1.1.1本指南是中国船级社（以下称本社）为海上风电场设施检验提供技术服务的指导性文件。 1.1.2本指南的目的是指导本社检验人员对海上风电场设施进行检验，同时也为相关方提供参考。 第 2 节 适用范围和依据 1.2.1适用范围：本指南适用于由本社检验发证的中华人民共和国沿海水域的海上风电设施。 1.2.2本指南规定的海上风电场设施是指海上风电场开发中涉及到的各种设施，包括海上风力风电机组及其支撑结构、升压站及测风塔等。 1.2.3本指南不适用于浮式海上风电机组及浮式海上升压站。 1.2.4法规、标准及指南 （1） 国务院第109号《中华人民共和国船舶和海上设施检验条例》（1993） （2） 国标《海上风力发电场设计规范》（2017） （3） 中国船级社《海上风力发电机组规范》（2009） （4） 海事局《海上拖航法定检验技术规则》（1999） （5） 中国船级社《海上拖航指南》（2011） （6） 中国船级社《在役导管架平台结构检验指南》（2014） （7） 中国船级社《海上生产设施救生设备、无线电通信设备、航行信号设备法定检验指南》（2014） （8） 中国船级社《海上生产设施防污染法定检验指南》（2014） 第 3 节 定义和缩写 1.3.1沿海水域：是指中华人民共和国沿海的港口、内水和领海以及国家管辖的一切其他海域。 1.3.2海上风力发电机组：是指安装在海上风电场，支撑结构承受水动力载荷作用的，将风能转换为电能的系统。（以下简称“海上风机”） 1.3.3风轮-机舱组件：是指由支撑结构支撑的海上风力发电机组的部件。
1、编制依据与编制说明
1.1 编制依据 1.1.1 XX勘测设计研究院XX海上测风塔基础工程施工图纸； 1.1.2 高桩码头设计与施工规范（JTJ291-98）； 1.1.3 港口工程桩基规范（JTJ254-98）； 1.1.4 公路全球定位系统(GPS)测量规范(JTJ/T066-98)； 1.1.5 水运工程混凝土施工规范（JTJ268-96）； 1.1.6 水运工程混凝土质量控制标准（JTJ269-96）； 1.1.7 港口工程质量检验评定标准（JTJ221-98）； 1.1.8 港口工程质量检验评定标准（JTJ221-98）局部修订； 1.1.9 水运工程砼试验规程（JTJ270-98）； 1.1.10 开敞式码头设计与施工技术规范（JTJ295-2000）； 1.1.11 钢管砼结构设计与施工规程（CECS28∶90）； 1.1.12 中港一航局颁发的施工技术及工程质量监督管理标准汇 编；
1.2 编制原则 1.2.1 满足建设单位对工程质量、工期、安全生产、文明施工、 环境保护等方面的要求； 1.2.2 满足与业主、监理单位、设计单位及其他有关单位的配合 与协调； 1.2.3 合理选择施工工艺和施工船机，合理安排施工流水，科学
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组织施工，使施工设备充分得到发挥，做到均衡施工，确保节点工期和 整个工程按期竣工；
1.2.4 优化施工工艺及施工方法，确保该工程施工质量达到优良。
1.3 编制说明 1.3.1 本施工组织设计共一册，旨在指导施工，贯彻落实业主、 设计和监理单位的建设意图。
2、工程概况
2.1 概述 本工程位于XX省XX海域，共包含1个墩台，墩中经纬度为： L:118048’12.3’’E,B:390,01’11.88’’N，属于典型的纯外海无掩 护海域施工，墩台设 4根斜度6：1钢管桩基础，（85高程）高程-24.1m～ +5.1m灌注C20混凝土，桩内-24.3m以上需提前吸泥。钢管桩直径1200mm， 总长49.3m/根，上节29.6m长壁厚18mm，在桩顶500mm范围内设壁厚18mm 加强环，管桩下节19.7m壁厚16mm，在桩尖500mm范围内设壁厚16mm加强 环，并在此加强环处设16mm厚一字隔板。钢管桩防腐采用7２５-Ｈ５３ -９环氧重防蚀涂料，防腐长度为桩顶29.6m长范围。墩台尺度为8000× 8000×2200mm（长×宽×高），四角设1000×1000mm抹角，墩台底标高 +4.80m，顶标高+7.00m，墩台南侧有D300橡胶护舷2套（对称布置）和 8m长人员上下爬梯。墩顶外围有1200mm高钢管式栏杆，四角有测风塔预 埋地脚螺栓共32套。
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山东省海上风电测风管理暂行办法 （征求意见稿） 第一章总则 第一条为加强海上风能资源开发管理，规范海上风电项目测风工作，促进我省海上风电健康有序发展，根据《中华人民共和国行政许可法》、《企业投资项目核准暂行办法》和《国家能源局海上风电开发建设管理暂行办法》等，特制定本办法。 第二条海上风电测风管理包括风电场测风方案制定、测风塔建设授权、测风塔竣工验收、测风数据管理等环节的行政组织管理和技术质量管理。 第三条省发展改革委负责全省海上风电开发建设管理，根据《山东省海上千万千瓦级风电基地规划报告》（以下简称海上风电规划），统一组织开展海上风电场测风、风能资源配置、开发建设等工作；各市发展改革委在省发展改革委的组织和指导下，负责本地区海上风电开发建设管理工作。第四条本办法适用于全省规划建设的海上风电场测风塔建设管理工作。 第二章测风方案 第五条根据山东省海上风电规划，省发展改革委统一委托有资质的勘测设计单位编制《山东省海上风电项目测风方案》。
第六条测风方案主要包括海上风电项目规划区域、测风塔建设地点、数量、测风设备技术规范等内容。 第七条已开展海上风电测风工作的企业要将海上风电项目规划容量、区域范围、测风塔建设地点、数量、测风设备、已有测风原始数据等相关信息报省发展改革委；经省发展改革委同意后，纳入《山东省海上风电项目测风方案》。 第三章测风塔建设授权 第八条省发展改革委负责全省海上风电项目测风塔的建设授权。沿海各市发展改革委依据《山东省海上风电项目测风方案》，按照省发展改革委确定的建设企业，负责组织本地区海上风电项目测风塔的建设及开展测风等工作。 第九条全省海上风电项目测风塔建设企业由省发展改革委通过招标或行政许可的方式确定。测风塔建设企业为中资企业或中资控股（50%以上股权）中外合资企业。 已有海上测风塔的企业，向项目所在地市发展改革委提出申请，上报海上测风塔建设方案，经省发展改革委同意后获得测风塔建设权。 获得海上风电项目测风塔建设授权的企业必须按照招标合同或授权文件要求开展工作，未经省发展改革委同意，不得自行转让建设权。 第十条全省海上风电项目测风塔建设招标授权方式招标条件为建设施工方案、工程造价等。
江苏如东海上测风塔施工质量安全控制 1.5版 中图分类号:TU2文献标识码:A 1 前言 华能国际江苏如东海上风电场测风塔总高度为海平面以上100m，测风塔结构设计使用年限为5年，测风仪器设备使用年限为至少2年。 测风塔结构采用钢结构，结构设计安全等级二级设计基本地震加速度为 0.10g。基本风压取为0.40 kPa(三十年一遇)。 测风塔为钢管桁架塔，主要由钢管组成，部分横隔杆件及辅助杆由角钢组成。测风塔基础采用钢平台桩基结构，桩基为3根直径1米钢管桩，桩间用联系钢管相互联接。基础顶部9.7m高程设一钢结构的工作平台，连接下部桩基和上部测风塔塔架。为保证测风塔测风数据的准确性和完整性，每座测风塔测风设备采用2套美国NRG测风设备。 2 安全及环境管理 2.1 海上测风塔施工主要安全及环境隐患(表1) 序号安全、环境隐患易发事故作业活动风险等级 1 施工区域是否天然或人工渔场渔业赔偿前期勘探高 2 施工区域是否有水上水下建筑物、管道、电缆等损害附近建筑物前期勘探中 3 起重机械运行不当起重事故海上施工全过程高 4 电气设备操作不当触电海上施工全过程高 5 高处作业高处坠落塔架及设备安装高 6 高处作业材料及工器具未稳固物体打击塔架及设备安装中
7 雨、雾、风、浪、流等自然灾害施工船舶倾覆、构筑物损害海上施工全过程极高 8 高血压、心血管疾病高处坠落塔架及设备安装中 9 食品问题食物中毒食堂中 10 通信不畅各种问题海上施工全过程极高 表1 海上测风塔施工安全、环境隐患 2.2 安全及环境保障措施 针对上述表1中所列主要安全及环 境隐患，做出科学合理的应对措施，把隐患消除于萌芽状态。 隐患1施工区域是否天然或人工渔场。这是项目开工前必须要明确的，渔场是渔民主要生活来源，如果项目建设对渔民生产活动造成不利影响，极易产生严重社会矛盾。项目建设单位应从多渠道入手，如当地渔业部门、海洋部门、航道部门、渔民等，了解施工区域的详细渔业信息。尽量避免工程建设给渔民造成损失，若工程建设与渔民生产确有冲突，应积极与各方协调将影响降到最小。 隐患2施工区域是否有水上水下建筑物、管道、电缆等。施工现场是否有障碍物主要依据为设计方文件，结合设计方文件进行现场踏勘，如有障碍物及时清除。若施工过程发现不明障碍，立即探明并报相关部门。华能国际如东风电场测风塔距离海岸线40km以上，无任何外部障碍物干扰。 隐患3起重机械运行不当。起重机械运行不当极易发生起重事故，造成起重事故主要原因有:起重机械超载使用、起重机械缺乏检查;重作业绑扎千斤绳防护不当，起重机受力杆件失效;钢丝绳打结、扭曲、与物体棱角直接接触，用绳卡固定连接、编结不规范，使用钢丝绳时夹角过大、有锈蚀、磨损，对起吊物捆绑不正确或选用钢丝绳与起重物不配;构件