浮式基礎(chǔ)

如圖《三種浮式基礎(chǔ)類型》所示，分別為Spar 式（Spar-buoy）、半潛式（Semi-submersible）以及張力腿式（Tension Leg Platform）。這幾類之間也存在一些區(qū)別，比如單個基礎(chǔ)能否搭載多臺機組。

1、Spar型式的基礎(chǔ)

通過壓載艙使得整個系統(tǒng)的重心壓低至浮心之下來保證整個風(fēng)機在水中的穩(wěn)定，再通過輻射式布置的懸鏈線來保持整個風(fēng)機的位置。Spar形式基礎(chǔ)吃水大，并且垂向波浪激勵力小、垂蕩運動小，因此Spar形式的基礎(chǔ)比半潛式基礎(chǔ)有著更好的垂蕩性能，但是由于Spar形式的基礎(chǔ)水線面對穩(wěn)性的貢獻小，其橫搖和縱搖值較大。

2、TLP型式的基礎(chǔ)

TLP型式風(fēng)機浮式基礎(chǔ)主要由圓柱形的中央柱、矩形截面的浮筒、錨固基礎(chǔ)組成，TLP型式的基礎(chǔ)具有良好的垂蕩和搖擺運動特性。缺點是張力系泊系統(tǒng)復(fù)雜、安裝費用高，張力筋腱張力受海流影響大，上部結(jié)構(gòu)和系泊系統(tǒng)的頻率耦合易發(fā)生共振運動。

3、半潛式基礎(chǔ)（Semi-Submersible）

半潛式型式風(fēng)機浮式基礎(chǔ)主要由立柱、橫梁、斜撐、壓水板、系泊線和錨固基礎(chǔ)組成，半潛式基礎(chǔ)吃水小，在運輸和安裝時具有良好的穩(wěn)定性，相應(yīng)的費用比Spar和TLP型式的基礎(chǔ)節(jié)省。

海上風(fēng)電系統(tǒng)屬于高聳結(jié)構(gòu)物，水平載荷和垂向載荷數(shù)量級相當(dāng)，水平傾覆力矩作用將會引起浮式基礎(chǔ)大幅搖擺運動甚至傾覆。因此風(fēng)力發(fā)電浮式基礎(chǔ)運行中的主要風(fēng)險有：

1）隨機波浪引起浮式風(fēng)電系統(tǒng)基礎(chǔ)-塔柱的共振，導(dǎo)致基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或者塔柱疲勞；

2）浮式基礎(chǔ)的運動，誘導(dǎo)作用在風(fēng)輪機上的風(fēng)速波動將引起風(fēng)機較大的諧振響應(yīng)；

3）海上風(fēng)機浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的縱搖和橫搖運動，需要控制浮式基礎(chǔ)的搖擺運動；

4）浮式基礎(chǔ)由系纜定位，極端海洋環(huán)境下系泊系統(tǒng)失效；

5）沖刷與滲流引起的錨固基礎(chǔ)失效。2100433B

海上風(fēng)電項目開發(fā)所用的基礎(chǔ)主要為單樁式和導(dǎo)管架式，但它們對水深有著嚴格的要求。浮式基礎(chǔ)則可以突破這種限制，有望成為下一代海上風(fēng)電基礎(chǔ)的主力類型。IRENA 預(yù)測，浮式基礎(chǔ)將在2020 年和2025 年之間實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。在海上油氣開發(fā)領(lǐng)域，浮式基礎(chǔ)早已開始進入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，并經(jīng)受住了惡劣運行環(huán)境的考驗。

對于海上風(fēng)電而言，浮式基礎(chǔ)預(yù)計在2020 年和2025 年之間實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化。全球首臺應(yīng)用浮式基礎(chǔ)的原尺寸海上風(fēng)電機組樣機已經(jīng)投運了數(shù)年，一些新型浮式基礎(chǔ)也處于示范中。按照規(guī)劃，第一個浮式海上風(fēng)電項目將于2017 年年底投運。該風(fēng)電場位于蘇格蘭海域，水深超過100m，總裝機容量30MW。到2020 年，隨著技術(shù)進步，3—5 類原尺寸（2MW或者更大容量）浮式基礎(chǔ)有望進入示范階段。

相比較陸地風(fēng)力發(fā)電或海上風(fēng)力發(fā)電固定基礎(chǔ)來說，風(fēng)力發(fā)電浮式基礎(chǔ)主要有以下優(yōu)點：

1）風(fēng)機浮式基礎(chǔ)所在海域風(fēng)速較為穩(wěn)定，風(fēng)能豐富；

2）風(fēng)機浮式基礎(chǔ)安裝位置可以移動，并且便于拆除，可安裝在風(fēng)能更豐富的較深海域，不一定局限在面積有限的淺水大陸架。而且相比較來說，浮式基礎(chǔ)適用海域范圍遠大于淺海地區(qū)；

3）安裝在遠離海岸線的水域，消除視覺的影響，并大大降低噪聲、電磁波的影響；

4）采用集成結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形式使得海上安裝程序可以簡化，同時，費用也低很多。

《深海浮式結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)》總結(jié)了深海浮式結(jié)構(gòu)的設(shè)計、分析以及基本方法和原理。《深海浮式結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)》共分為五章，主要介紹了國內(nèi)外海洋工程和海洋工程結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)標準等內(nèi)容。

浮基礎(chǔ)又稱補償性基礎(chǔ)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中使建筑物的重量約等于建筑位管挖去土重(包括水重)的基礎(chǔ)。當(dāng)建筑物的重量等于挖去的土重時，稱“全補償性基礎(chǔ)”，此時土中的應(yīng)力無變化；如挖去的土重只相當(dāng)于建筑物的部分重量時，稱“部分補償性基礎(chǔ)”。可減少建筑物的沉降，充分利用地下空間。由于開挖較深，施工較困難，需考慮基坑的支護結(jié)構(gòu)、降低地下水、防止坑底隆起和管涌等問題。高層建筑中常采用。

浮椿基礎(chǔ)（簡稱樁基礎(chǔ)）是人類在建構(gòu)筑物建造實踐中的一項偉大創(chuàng)造，是最古老、最基本的深基礎(chǔ)類型。例如智利古文化遺址中的木樁，距今約有12000年至14000年；河姆渡遺址揭示，在7000年前新石器時代．我國已有采用木樁支承房屋的歷史。

樁基系由基樁和承臺組成的深基礎(chǔ)。通常由2根或以上的基樁，以單排或多排布置。通過承臺聯(lián)合成靈活多樣的樁臺組合結(jié)構(gòu)，共同承受和傳遞上部結(jié)構(gòu)荷載。基樁不僅可以與各類淺基礎(chǔ)聯(lián)合應(yīng)用。此外，基樁也可與沉井等其他特種深基礎(chǔ)聯(lián)合使用，形成多種深基礎(chǔ)組合形式。基樁施工工藝相對簡單，不僅能適應(yīng)各種復(fù)雜的水文地質(zhì)條件和承擔(dān)多種復(fù)雜荷載作用，而且樁基的抗震性能良好，在橋梁工程、港口工程、海洋采油平臺、高聳和高重建筑物、支擋結(jié)構(gòu)以及抗震工程結(jié)構(gòu)等各種大型建（構(gòu)）筑工程中，樁基的應(yīng)用十分廣泛。

樁基礎(chǔ)一般由若干根基樁所組成，樁基中的一個樁，稱之為基樁。工程實踐中，單獨基礎(chǔ)下可采用單根樁支承形式，稱之為單樁基礎(chǔ)。單樁系指僅承受樁頂荷載作用的一根樁，是樁基的基本分析單元，不存在樁與樁、樁與臺之間的相互作用?；鶚锻瑯酉抵敢桓鶚?，是群樁基礎(chǔ)中的一根樁，是考慮群樁間和樁臺間等各種相互作用影響均質(zhì)概化后的一根樁，是特定樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中具有平均承載性能的一根樁。設(shè)計中可直接將基樁承載力，按樁數(shù)疊加求得樁臺基礎(chǔ)的總承載能力。因此。單樁與基樁就數(shù)量而言均指一個樁，但兩者承載性能與變形特征不盡相同。