与陆上风电场相比，海上风电机组基础结构重心高、水平荷载和倾覆弯矩大，同时还要考虑波浪、海流、海床地质及海冰等环境影响因素，因此，重力式基础是海上风电机组基础结构中的主要基础形式之一，具有陆上预制建造、无需海上打桩作业、节省施工时间和费用的特点，在施工便利性和工程成本控制方面都表现出较大的优越性。海上风电机组重力式基础主要依靠基础及内部压载物重量抵抗上部风电机组荷载和外部环境荷载产生的倾覆力矩和滑动力，使风电机组基础和塔架结构保持稳定。因此，基础稳定性计算是海上风电机组重力式基础设计的重要环节。
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杨威* 林毅峰
来源：《太阳能》杂志2019 年第5 期( 总第301 期)P78-74
由于我国海上风电开发建设起步较晚，海上风电基础设计规范尚处于编制和征求意见阶段；相比较而言，欧洲海上风电场的规划建设已进入大规模开发时期，海上风电工程设计经验丰富，配套的设计规范较为完善。对于海上风电机组重力式基础的稳定性计算，国内目前主要借鉴JTS 167-2-2009《重力式码头设计与施工规范》[1]、GB 50135-2006《高耸结构设计规范》[2]、FD 003-2007《风电机组地基基础设计规定》[3] 等国内规范[4-5]，以及国外的DNV规范[6]、API 规范[7] 和GL 规范[8]。但由于国内外规范之间存在差异，导致重力式基础设计存在标准不统一、安全系数不一致的问题。本文通过对比国内外规范中关于重力式基础稳定性计算方法之间的差异，分析了重力式基础稳定性计算的理论和方法，为海上风电机组重力式基础的设计提供更加经济适用的计算方法和技术标准。
1 重力式基础稳定性计算模型
海上风电机组重力式基础需要承受来自各个方向的大偏心荷载，基础底板一般设计为对称的多边形或圆( 环) 形，本文以圆形底板为例进行分析。图1 为浅水海域重力式基础的典型结构，由混凝土底板、圆柱段壳体、抗冰锥和工作平台组成，基础顶部与风电机组塔筒连接，抗冰锥设置于海平面附近，基础安装在经过整平的碎石垫层上。
作用在重力式基础基底上的荷载主要包括上部结构传递过来的竖向力N，基础自重G，由上部风电机组、波浪和海流引起的水平力H，弯矩M，扭矩T，静水压力，基床反力，基床摩擦力等。海上风电机组重力式基础稳定性计算主要包括地基承载力、基础抗倾覆稳定及基础抗滑移稳定3 个部分的设计内容。值得注意的是，DNV 规范[6] 对重力式基础受到扭矩作用时有特殊的条文规定：在计算地基承载力时，需要将扭矩作用经给定的公式转换成等效的水平荷载；而在我国规范中，尚未考虑扭矩荷载对重力式基础的影响。
