Расчетные исследования на резонанасные колебания системы «ВЭУ — башня — фундамент — основание» ветряной электрической станции установленной мощностью 35МВт в Ульяновской области

Заключение

В результате выполненных разработок и многовариантных расчетных исследований спектра собственных частот и форм колебаний системы «ВЭУ-башня-фундамент-основание» можно сформулировать следующие выводы и рекомендации.

1. Разработаны в «тяжелом» программном комплексе ANSYS Mechanical и верифицированы пространственные объемно-стержневые конечноэлементные модели комбинированной системы «ВЭУ-башня-фундамент-основание», адекватно отражающие ее геометрико-жесткостные, инерционные и нагрузочные характеристики, позволяющие с достаточной точностью вычислять собственные частоты и формы собственных колебаний системы.

2. Получены приближенные оценки динамических жесткостей основания с учетом свайного поля на основе методик, приведенных в нормативной литературе, и известных решений.

3. Проведены вариантные расчетные исследования спектров собственных частот и форм колебаний системы «ВЭУ-башня-фундамент-основание» с учетом податливости основания по альтернативным моделям.

Полученные значения первых собственных частот колебаний системы варьируются в узком диапазоне 0.293-0,303Гц и соответствуют первым изгибным формам колебаний в двух взаимно ортогональных вертикальных плоскостях.

Начиная с 8-й собственной формы колебаний начинает значимо сказываться влияние основания, что проявляется и в совместном характере колебаний свай, фундамента и башни.

4. Итак, расчетные исследования системы «ВЭУ-башня-фундамент-основание» показали, что податливость основания (свайный фундамент) не оказывает существенного влияние на низшие собственные частоты и формы колебаний, значимые для динамической реакции системы на вынуждающие вибрационные нагрузки от ВЭУ. Таким образом, запроектированные фундаментные конструкции (плита и сваи в грунтовом основании) обеспечивают достаточную жесткость системы.

5. Показано, что опасных с точки зрения работы системы резонансных явлений на энергетически значимых низших частотах не проявляется (по крайней мере, на первых четырех собственных и первых четырех вынуждающих частотах). Указанные низшие собственные частоты системы «основание-фундамент-башня-ВЭУ» удалены от базовых частот воздействия настолько (более чем на 5%), что не приводит к возникновению опасных резонансных колебаний.

6. С учетом уникальности реализуемых конструктивных решений и отсутствия в России достаточного опыта по строительству ветряных электростанций рекомендуется разработать и реализовать программу мониторинга динамического состояния несущих конструкций системы «ВЭУ-башня-фундамент-основание» для стадии ее эксплуатации, опирающуюся как на результаты выполненных расчетов, так и на специально разрабатываемые адаптивные прогнозные мониторинговые математические модели.