海上风力发电机塔架与基础的连接

叙述了海上风机塔架与基础连接的2种方式及规范推荐的做法——灌浆连接的设计计算、施工方法及监测手段。提出了采用连接方式的建议。     

锅炉钢结构高强螺栓连接节点使用中美规范验算的比较

随着电站锅炉出口项目的不断增加,许多国外项目要求采用美国规范对锅炉钢结构进行设计,因此本文对锅炉钢结构高强螺栓连接节点分别采用中国GB50017—2003及美国ANSI／AISC360-05规范验算并比较,以期为工程技术人员使用美国ANC规范提供参考。     

海上风机单桩支撑结构灌浆连接性能分析

填充高强灌浆材料的连接段广泛应用在海上风电场单桩支撑结构上,但是该类结构往往会发生一些无法预测的灾变行为,如过渡段钢管与灌浆材料之间垂向滑移甚至水平张开。引起该现象的主要原因是灌浆连接段的设计几何尺寸以及材料强度并不符合当前海洋工程规范的适用范围,对灌浆连接段的力学行为理解不充分。文章采用有限元软件ANSYS分析了无剪力键单桩结构灌浆连接段组合结构的相互作用行为,灌浆材料与钢管之间的作用采用非线性接触模型,采用弹塑性和断裂力学模型模拟灌浆材料的非线性行为,最终给出合适的高强灌浆材料连接模拟方法,并分析其性能及失效机制。     

钢结构中美设计规范抗震设计规定的比较

以GB 50011—2001《建筑抗震设计规范》为基础,结合JGJ 99—98《高层民用建筑钢结构技术规程》和美国ANSI／AISC SSPEC一2002（（钢结构建筑抗震设计规定》,从地震作用效应组合、抗震承载力验算及弹塑性变形验算和地震作用下效应组合设计值的调整等方面,对中美钢结构设计规范抗震设计有关规定的异同点进行了分析和比较。     

海上风机导管架基础灌浆连接偏心受压承载性能研究

灌浆连接是海上风电基础中的常见连接形式.受海上施工条件的影响,钢套管与钢管桩不可避免地会存在一定的偏心.国内外灌浆连接段偏心受压性能研究较少,现有规范的计算方法均未明确评估偏心受压对灌浆连接段承载性能的影响.为研究偏心对海上风电灌浆连接轴向承载力的影响,设计2个缩尺试件进行静力加载试验,试件按1∶4比例对6.7 MW风...     

中美钢结构节点设计差异对铁塔设计的影响

通过对中美钢结构规范节点构造设计,即螺栓和焊缝连接在强度值、验算方法、保证手段等方面的比较,指出两者之间的差异对铁塔设计的影响。     

海上风电灌浆连接段疲劳机理研究综述

海上风机基础灌浆连接段会受到自重及风浪作用产生的轴向荷载和弯矩荷载,由于风浪荷载的时变性,荷载的方向和大小具有随机性,在海上风机20年或25年的服役期内,会承受多达10~9次荷载效应,疲劳问题突出。对钢结构、灌浆材料、整体结构三方面进行疲劳性能评估,并着重描述了无剪力键与带剪力键灌浆连接段疲劳机理试验研究,最后总结了海上风电灌浆连接段的疲劳机理研究。     

浅析海上风电灌浆连接段力学研究发展及趋势

  目的  海上风电机组基础与上部结构连接通常采用灌浆连接方式，保证灌浆连接段的安全性至关重要，灌浆连接段的研究一直是重点和难点。  方法  对过往海上风电灌浆连接段的相关力学研究进行综述，介绍了海上风电灌浆材料的基本力学性能，总结了灌浆连接段的受力机理和影响承载力的因素，并对现有规范设计和未来研究方向进行阐述。  结果  灌浆连接段对灌浆材料的使用要求严苛，需要使用高强灌浆料。在轴压作用下，灌浆连接段通常表现为斜压短柱的延性破坏模式，承载力主要受到灌浆连接段径向刚度、剪力键的高距比和形状、灌浆连接段长径比以及灌浆材料强度的影响。相关设计规范对极限承载力的设计均有明确的设计方法，但在疲劳设计方面研究较少，存在不完善的情况。  结论  因此，尚需进一步研究灌浆连接段浸没在水中的疲劳性能。同时，未来在试验研究上需要采用足尺或小缩尺的试件，在数值研究上需要采用精细化的数值模型进行分析。     

海上风机导管架基础灌浆连接段受力分析

开展近海风电导管架基础的灌浆连接段受力分析,对于理解其传力机制与受理机理、保证海上风机支撑结构的安全性能、优化设计等方面具有重要的理论与现实意义。首先利用DNV规范对影响灌浆连接段性能的因素开展参数敏感性分析,再运用有限元软件对导管架基础的灌浆连接段进行模拟,该软件能有效模拟浆体与钢管壁的接触以及浆体的本构关系。根据规范进行的参数敏感性分析,得出一些重要规律和结论,便于工程设计人员更好地理解先桩法导管架基础灌浆连接段的受力特点,选择合适的参数用于灌浆连接段设计,再依据数值模拟,确定导管架基础灌浆连接段设计的可靠性。     

压弯荷载下单桩基础灌浆连接段性能分析

  目的  海上风机中,上部风电机组和钢管桩基础的连接是通过灌浆连接段来实现的。近年来,风力发电机的功率越来越大,对灌浆连接段的受力性能提出了更高的要求。  方法  采用数值分析方法,分析了压-弯作用下固定轴压比时灌浆连接段结构参数对受力性能的影响。从灌浆厚度t_g、剪力键高距比h/s以及灌浆连接段长径比L/D_p三个重要参数出发,分析了灌浆连接段荷载位移曲线的变化、灌浆连接段端部接触压力分布的变化以及灌浆连接段应力状态。  结果  数值分析结果表明:灌浆连接段的三个尺寸参数t_g,h/s和L/D_p 的变化均会对其力学性能产生影响。  结论  通过对灌浆连接段各结构参数进行分析,对保证其正常工作具有重要意义,同时可以指导设计工作。     

珠海桂山海上风电场风电机组基础设计

珠海桂山海上风电场是我国南海第一座大型的海上风电场,其风机基础同时具有海洋结构工程、高耸结构基础、动力设备基础和复杂软弱土地基基础四种显著工程特性,地基基础设计成为该工程的关键技术难题之一。介绍了该工程风机塔基础设计内容,重点分析了海洋土参数与桩土相互作用、风机基础结构耦合分析、频率窗口问题、基础结构疲劳分析、防腐设计、灌浆分析等基础设计关键技术。     

海上风电机组基础灌浆技术应用与发展

海上风电灌浆是影响海上风电发展的一项重要技术，由于风机设备的长期动力载荷作用，使得海上风电的灌浆无论是灌浆材料、连接段类型、受力机理等多方面都与常规海洋工程有所不同。海上风电机组基础灌浆具有高终强、高早强、抗疲劳、抗离析等优越性能，本文简述了海上风电场对灌浆材料的要求，详细介绍了单桩基础与导管架基础这两类典型的灌浆连接段类型及其各自的工程应用和发展，最后简述了灌浆病害的监测与修复，并对海上风电灌浆技术进行展望与总结。     

海上风电场设施技术规范综述

  [目的]  文章旨在推动我国海上风电场设施技术规范的建立健全。  [方法]  指出了我国海上风电场建设中存在的问题,总结了国内外海上风电场设施规范标准,介绍了中国船级社对海上风电场设施技术规范的探索及成效。  [结果]  尽管国内海上风电的发展迅猛,但配套的海上风电场设施技术规范并没有及时跟进,更没有形成从设计、建造、安装、运维直至弃置的全生命周期技术规范体系;尽管欧洲拥有较为成熟的海上风电规范体系,但并不能完全照搬使用,如结构设计的LRFD方法,其分项系数与海域的环境条件和可靠性指标相关,适用于欧洲海域的分项系数并不适用于中国海域。  [结论]  因此,国内海上风电场技术规范体系的建立,需要业界共同努力、多方协作。传统的海洋工程专业应在该领域发挥更大的作用。中国船级社多年在海上风电领域的研究和积累,可为构建国内海上风电场设施技术规范体系提供借鉴和参考。     

海上风电机组塔架基础一体化设计

  [目的]  随着国家对于海上风电竞价上网指导意见的出台,降低开发成本的需求越来越迫切,急需通过技术创新降低成本。而海上塔架和基础的成本,显著影响着海上风电的平准化度电成本LCoE(Levelized Cost of Energy),直接决定着海上风电项目的竞争力。  [方法]  为了有效降低塔架基础的成本,文章提出了基于数字化云平台iDO(integrated Design Offshore)的一体化设计方法,对极端极限状态ULS工况下结构的静强度、疲劳极限状态FLS工况下结构的疲劳损伤进行了数值计算分析。为验证一体化设计方法在降低海上风电塔架基础成本的效果,文章针对两个实际工程项目,基于iDO云平台和传统分步迭代法SIA(Sequentially Iterated Approach)进行设计分析,对比ULS工况和FLS工况下的结构安全衡准指标。  [结果]  计算结果表明:ULS和FLS工况下,基于iDO云平台的一体化设计方法比SIA在结构强度、变形、疲劳损伤等指标有较大幅度下降,可显著优化塔架基础结构,降低结构重量,减小整个支撑结构成本,降低海上风电的LCoE。  [结论]  在实际海上风电工程项目应用中,基于iDO云平台的一体化设计方法可有效降低塔架基础结构成本,从而提高海上风电项目的竞争力,同时可对未来海上风电支撑结构优化设计提供借鉴。     

海上风机灌浆连接段应力评价方法探析

  [目的]  灌浆连接段被广泛应用于海上风机支撑结构与基础的连接,其力学性能对整个风机的可靠性至关重要。为了探寻对灌浆连接段合适的应力评价方法,文章进行了有限元模拟分析。  [方法]  通过建立数值模型来探究灌浆连接段在给定的压弯荷载下的应力分布情况,提出用名义平均应力和应力相关系数的概念来评价其总体应力水平,最后研究了各种参数对连接段力学性能的影响,并确定了在各参数变化条件下应力相关系数的范围。  [结果]  参数分析的结果显示剪力键的位置对灌浆连接段钢管的Mises应力和浆体的Tresca应力有较大的影响。并且钢管的厚度与最大应力具有负相关性。同时发现,灌浆层的最大Tresca应力仅对自身厚度的变化较为敏感,而对钢管厚度变化不敏感。最后,根据参数分析确定的应力相关系数在3到6之间。  [结论]  参数分析结果可以为灌浆连接段设计提供参考,而应力相关系数能够被应用于初步评估灌浆连接段在联合荷载作用下的力学性能。     

海上升压站裙桩型导管架基础设计分析

  [目的]  随着国内市场能源供给逐渐往新能源方向发展,海上风电在国家的大力支持下,逐步发展。作为海上风电的核心构筑物,海上升压站有着举足轻重的作用。由于导管架对水深的适应范围较广,目前国内及国际上主流的海上升压站平台,大部分采用导管架结构。根据导管架与桩的连接方式的不同,分为水下裙桩导管架以及常规的桩腿打入式导管架,根据以往经验,裙桩基础一般应用在深水区域(超过40 m)。  [方法]  针对导管架海上升压站裙桩基础,从施工及设计两个方面进行介绍,在某工程的区域性地质条件下,与常规打入式导管架腿进行了设计计算对比。  [结果]  分析表明:海上升压站带裙桩的导管架相比目前浅水区常规导管架,减小了桩长以及导管架杆件截面,降低了用钢量,节约了海上升压站的成本。  [结论]  研究成果对海上升压站的模块化开发具有重要的应用意义。     

海上风电导管架群桩施工技术的研究应用

  [目的]  由于目前我国海上风电工程尚未推广应用导管架群桩结构形式基础,还没有导管架群桩基础施工的成熟技术,为了填补该项施工技术空白,也为了解决国内首例导管架四桩型式基础在珠海桂山风电项目的桩基定位控制难题和倾斜度控制难题,特对该项工艺技术进行了探索研究。  [方法]  针对珠海桂山海上风电项目的特殊水文、地质和风浪等海况进行了分析,反复推敲国际案例,研究定位测量技术,邀请行业专家论证,最终设计出了一套导管架四桩基础空间位置精确定位、倾斜度精确控制、水下多点对接安装的关键成套技术,并设计了一套桩基施工工装用以辅助群桩施工。  [结果]  该套技术方案功能包括双层导向架着床精确定位调平、下层导向架插桩限位、双层液压千斤顶联动调整钢桩倾斜度和RTK GPS搭配全站仪测控系统实时追踪指引导管架与水下桩基多点对接安装,已成功地应用于广东珠海桂山海上风电示范项目,优化了设计工序,高效率、高质量、高精度地完成了全部导管架四桩基础的施工,为整个风电场项目的快速推进争取了更多的宝贵时间,为项目后续风机安装、海缆敷设和并网发电等工作的快速展开做好了准备。  [结论]  该套技术实现了海上风电导管架群桩型式基础在国内由理论研究转换为工程实践的重大突破,解决了导管架群桩型式基础在海上风电工程的精确成桩技术难题,为后续海上风电场导管架群桩基础技术的推广应用作了技术储备和经验推广。     

400 MW海上升压站电气主接线方案探讨

  [目的]  海上风电场面临着离岸距离远、检修组织船舶机械成本高、检修周期长,日常维护受气候海况影响大等特点,合理选择电气主接线方案对风电场长周期安全稳定运行、合理安排检修时间、保证经济效益具有重要意义。  [方法]  主要对海上升压站送出海缆、主变、高中压侧电气主接线、重要电气设备联接的设计方案进行比较选择,通过短路电流计算、振动建模分析、运行工况分析等方法进行了不同方案的比较和探讨。  [结果]  根据分析比对,提出了海上升压站选用双分裂主变、线变组布置、主变低压侧电缆连接的电气主接线方案。  [结论]  希望对今后海上升压站的电气主接线设计提供借鉴。