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第1章 绪论1

1.1 风能与风力发电1

1.1.1 风能资源及分布1

1.1.2 风力发电原理及风力发电机组系统构成2

1.2 风力发电的现状及应用前景4

1.2.1 国内外风力发电现状及发展前景4

1.2.2 全球风电产业技术发展及趋势6

1.2.3 国内风电现状、发展前景及存在的问题7

1.3 风力发电机组塔架及基础的重要性8

第2章 塔架设计原理和方法11

2.1 设计原理11

2.2 结构设计计算方法11

2.3 风力发电机组结构极限限制状态分析12

2.3.1 设计方法12

2.3.2 极限强度分析13

2.3.3 疲劳损伤分析14

2.3.4 稳定性分析15

2.3.5 临界挠度分析15

第3章 荷载及荷载组合16

3.1 作用与荷载的概念16

3.2 风荷载17

3.2.1 基本风速和基本风压18

3.2.2 风速、风压高度变化系数20

3.2.3 风荷载体型系数22

3.2.4 脉动风的主要特性24

3.2.5 顺风向风振30

3.2.6 横风向风振31

3.3 地震作用35

3.3.1 震级和烈度35

3.3.2 场地类别划分37

3.3.3 确定地震力的方法37

3.3.4 振型分解反应谱法39

3.4 波浪荷载42

3.4.1 波浪对风力发电机组基础的影响42

3.4.2 波浪荷载计算43

3.5 水流荷载45

3.5.1 水流力45

3.5.2 计算参数的确定46

3.6 冰荷载48

3.6.1 概述48

3.6.2 冰荷载计算48

3.7 船舶荷载52

3.7.1 一般规定52

3.7.2 挤靠力52

3.7.3 撞击力52

3.8 风力发电机组的设计荷载及组合54

3.8.1 风力发电机组分级54

3.8.2 风况及其他条件55

3.8.3 荷载作用工况及其组合59

第4章 塔架结构61

4.1 塔架结构型式61

4.1.1 塔架的型式、组成及特点61

4.1.2 塔架高度63

4.1.3 塔架结构布置64

4.2 塔架设计步骤65

4.3 塔架作用力及其计算方法65

4.3.1 坐标系的确定66

4.3.2 风轮受力计算66

4.3.3 风轮受力简化计算方法68

4.3.4 塔架上的作用力72

4.3.5 暴风工况时塔架荷载计算73

4.4 圆筒形钢塔架结构设计75

4.4.1 钢塔架材料特性76

4.4.2 塔架静强度、刚度验算82

4.4.3 稳定性验算85

4.4.4 塔架的动力特性设计89

4.4.5 风力发电机组塔架的疲劳设计95

4.4.6 有限元法在塔筒校核中的应用102

4.4.7 塔筒校核实例102

4.4.8 钢塔筒结构制造和连接106

4.4.9 防腐蚀和表面防护110

4.5 其他型式的塔架112

4.5.1 钢筋混凝土塔架112

4.5.2 桁架式塔架117

4.6 塔架安装施工118

4.6.1 典型的安装程序118

4.6.2 塔架主要安装工艺120

第5章 陆上风力发电机组基础121

5.1 基础设计总述121

5.1.1 基础设计发展历程121

5.1.2 基础破坏典型案例及分析121

5.2 风力发电机组基础型式和设计要求123

5.2.1 基础受力特点和结构型式123

5.2.2 基础设计要求124

5.3 地基设计125

5.3.1 地基设计规定125

5.3.2 地基承载力计算126

5.3.3 地基变形计算128

5.3.4 地基稳定性计算130

5.4 扩展基础设计130

5.4.1 扩展基础的设计内容与计算步骤131

5.4.2 荷载计算132

5.4.3 矩形扩展基础计算134

5.4.4 圆形扩展基础计算141

5.4.5 八边形扩展基础计算143

5.5 桩基础设计145

5.5.1 桩基础设计要求146

5.5.2 桩和桩基础设计内容146

5.5.3 桩的承载力计算149

5.5.4 软卧层承载力、抗拔承载力计算159

5.5.5 桩基沉降计算160

5.5.6 桩基承台设计162

5.5.7 桩基础的设计计算166

5.5.8 桩基的施工169

5.6 地基处理170

5.6.1 概述170

5.6.2 软弱地基及其处理方法171

5.6.3 特殊土地基（不良地基）及其处理方法173

5.6.4 岩石锚杆基础179

5.6.5 水泥土搅拌法182

5.6.6 土桩及灰土桩复合地基186

5.6.7 换填法188

5.6.8 预压法193

5.6.9 强夯法和强夯置换法195

5.6.10 振冲法198

5.6.11 砂石桩法201

5.6.12 水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法203

第6章 海上风力发电机组基础206

6.1 风力发电机组基础概况206

6.1.1 国外海上风力发电机组基础型式及特点206

6.1.2 国内海上风力发电机组基础型式及特点208

6.1.3 其他基础型式及研究进展210

6.2 单桩基础212

6.2.1 单桩基础特点及适用范围212

6.2.2 单桩基础静力计算212

6.2.3 单桩基础连接设计219

6.2.4 附属构件设计221

6.2.5 典型案例223

6.3 导管架基础224

6.3.1 导管架基础特点及适用范围224

6.3.2 导管架基础设计及计算225

6.3.3 附属构件设计227

6.3.4 典型案例229

6.4 高桩承台基础230

6.4.1 高桩承台基础特点及适用范围230

6.4.2 高桩承台基础结构计算231

6.4.3 附属构件设计233

6.4.4 典型案例234

6.5 整机模态分析及振动频率校核235

6.6 风力发电机组基础防冲刷236

6.6.1 基础周边局部冲刷计算236

6.6.2 防冲刷防护处理措施238

附录241

附录A 圆形扩展基础工程实例241

附录B 桩基础工程实例258

参考文献277