砂土中桩靴插桩对临近筒型基础的影响研究

通过物理模型试验和有限元法研究砂土中风电安装船桩靴插桩对临近筒型基础的影响。首先通过物理模型试验,验证有限元模型的合理性,初步确定桩靴在砂土中贯入的影响范围大致在2.5倍桩靴直径。基于有限元CEL方法进一步研究桩靴和筒型基础的净距与桩靴直径之比（S/D）对筒型基础在位稳定性的影响。结果表明：筒型基础的倾斜率、最大竖向位移以及筒壁应力随着S/D的增大而逐渐减小,插桩过程中,靠近桩靴一侧的筒裙和分舱板应力远大于远离桩靴一侧的筒型基础应力,且筒顶的土压力远小于筒底土压力。     

局部冲刷作用后海上风电桶型基础破坏包络面特性研究

基于有限元软件单元生死功能模拟局部冲刷坑的形成,并联合使用Swipe加载法和固定位移比法,研究局部冲刷后桶型基础在竖向荷载V、水平荷载H及弯矩M复合加载下的承载能力变化。结果表明：局部冲刷作用对桶型基础水平和弯矩极限承载力削弱程度明显;V-H和V-M这2种复合加载模式下,增大竖向荷载V会提高桶基水平和弯矩极限承载力;局部冲刷后V-H和V-M破坏包络线具有相似曲线形状,据此提出数学表达式;H-M复合加载下桶基在第一象限内的破坏包络线呈单调递减趋势,且随着冲刷深度增加其承载能力呈抛物线趋势下降。通过单调及二维复合加载明确了冲刷作用后桶型基础承载力变化,进一步绘制出冲刷深度S_d=0.2D工况下V-H-M三维破坏包络面,可为实际工程中冲刷作用后桶型基础受复合荷载时的承载状况提供参考。     

海上风力发电复合筒型基础拖航稳性研究

  目的  海上风力发电复合筒型基础作为一步式运输安装技术的基础，已经广泛用于海上风电的发展。文章主要研究内容为保证复合筒型基础在施工过程中的稳定性。  方法  通过一步式运输安装船运输现场实验，对江苏响水25#风电整机施工过程中塔筒、叶片吊装以及拖航过程进行实时监测。  结果  结果显示，塔筒、叶片吊装过程中复合筒型基础倾角较小；拖航过程中船筒间相互作用力、横纵摇角以及筒内液封高度均满足要求。  结论  表明塔筒、叶片吊装过程中，复合筒型基础具有良好的稳定性；拖航过程中，运输船与复合筒型基础紧密贴合，能保证运输过程中整体结构的稳定；并且复合筒型基础在拖航过程中能够提供稳定的浮力。     

海上风电单柱复合筒型基础沉放过程分析

单柱复合筒型基础是中国国内自主研发的新型海上风电基础结构型式，以海上风电单柱复合筒型基础为研究对象，通过现场原型试验的方法，对首批海上风电单柱复合筒型基础的沉放过程进行分析，并提供现场施工监测数据。研究结果表明：单柱复合筒型基础可实现吸力安装下沉，且在调平上具有极强的可控性，可为筒型基础今后的施工及沉放研究提供重要的参考数据。     

海上风电吸力式筒型基础应用研究

  [目的]  筒型基础是一种极具潜力的环境友好型海上风电基础,如何有效的实现筒型基础顺利下沉到设计深度和下沉过程结构垂直度的精准控制,避免筒内土塞隆起或筒裙及分舱板变形甚至屈曲带来的安装风险是筒型基础应用层面的关键问题。  [方法]  通过总结吸力式筒型基础在国内外风电工程中的应用,分析了筒型基础施工过程中下沉和调平两个关键问题涉及的相关机理和方法。  [结果]  研究表明:准确预测复杂土质条件下筒型基础施工过程下沉阻力及施工临界吸力和施工过程可能发生的结构变形等不稳定性态分析将有效规避单筒型、多筒型和单筒多舱复合型筒型基础吸力下沉调平过程中的施工风险。  [结论]  海上风电吸力式筒型基础应用总结分析,可以为实际工程提供筒型基础下沉和调平施工方案的相关参考。     

黏土中海上风力机桩-筒复合基础地震响应分析

参考NREL海上风力机结构参数,基于ABAQUS软件平台,建立黏土中海上风力机桩-筒复合基础的三维整体有限元模型;采用总应力形式的非线性运动硬化模型描述黏土的不排水动应力应变响应,通过编制Matlab程序实现随机风荷载及波浪荷载的模拟;开展地震及风、浪、流荷载共同作用下海上风力机桩-筒复合基础的时域整体动力响应分析,揭示桩-筒复合基础的承载机理,分析地震烈度、土体强度及基础尺寸对桩-筒复合基础动力响应的影响规律。     

单侧冲刷对海上风电筒型基础稳定性影响研究

海上风电筒型基础在位工作期间长期受到海流的冲刷,基础的稳定性受到一定影响。通过模型试验和数值方法研究粉土地基中,单侧冲刷工况单筒多舱筒型基础的水平向和抗倾覆极限承载力与冲刷率之间的关系,以及冲刷对基础水平向-倾覆荷载(H-M)复合承载特性的影响。研究结果表明,筒型基础的水平向和抗倾覆承载力主要由筒外前侧和筒内土体提供,随着冲刷率的增大,基础水平向及抗倾覆极限承载力逐渐降低;单侧冲刷工况下,基础的H-M包络线不关于原点中心对称,随着冲刷率的增大,包络线局部向内收缩。     

考虑波浪作用相位关系的复合筒型基础地基液化研究

复合筒型基础是一种新型的大尺寸海上风电基础。波浪荷载作用下基础挤压周围海床,同时海床表面受到波浪压力,这两种作用均会引起基础周围海床的液化,液化计算中是否考虑波浪荷载与波浪压力的相位关系对计算结果有影响。首先,基于绕射理论,推导出基础周围海床表面波浪压力的解析解,与复合筒型基础波浪荷载的解析解比较,得出波浪荷载与波浪压力相位关系的理论结果;然后,针对1∶60的复合筒型基础模型,在波浪水槽中研究波浪荷载与海床表面不同位置处波浪压力的相位关系,并与理论结果比较,验证理论方法的准确性;最后,在液化计算中考虑波浪荷载与波浪压力相位关系,并与不考虑相位关系的液化计算方法比较。通过计算发现,该文提出的方法能够更加准确地计算基础周围地基的液化深度,为大尺寸海洋建筑物地基安全性的准确评估提供依据。     

深水海上风电三筒导管架基础受力及浮运分析

以中国福建某较深海域风电场为背景,提出一种海上风电宽浅型三筒导管架基础结构,继而通过建立考虑分层土体的基础整体有限元模型,对分层土中宽浅型三筒导管架基础静动力特性及浮运稳性展开研究。研究结果表明,正常荷载作用下此基础结构法兰倾斜率为3.98‰,满足规范要求：极限荷载作用下,基础结构各部位应力满足要求;基础-塔筒-机组整体共振校核满足要求：基础可在4级风浪以内的海况下进行自浮远距离拖航浮运;等效疲劳荷载作用下,基础结构疲劳损伤满足要求。     

水泥土复合单桩水平承载性能模型试验研究

为研究水泥土复合桩水平承载性能,开展水泥土复合桩水平承载性能模型试验,对比分析水泥土加固前后单桩极限承载力、桩身弯矩和桩周土抗力变化规律;考虑桩周土径向非均质性来修正初始地基反力模量和极限土抗力,提出一种适用于水泥土复合单桩水平承载性能的简化p-y曲线模型,并与试验结果进行对比,验证该简化p-y曲线模型的合理性。结果表明：相比未加固桩,加固桩极限承载力得到明显提高,2种加固宽度下单桩极限承载力分别提高5.34倍和2.68倍;无论加固桩或未加固桩,桩身弯矩随荷载和深度变化趋势大致相同,最大弯矩点位置不同,加固桩最大弯矩点位于泥面附近;水泥土加固有效提高桩身土抗力,进而提高桩基水平承载性能;对比试验结果发现,该文计算值与实测值均吻合较好,验证了该简化计算方法的合理性。     

局部冲刷对复合筒基风电结构体系动力响应影响

建立风力机塔筒-复合筒型基础-冲刷地基的耦合动力分析模型,通过实测数据验证数值模型的准确性。基于已完成的复合筒基地基冲刷试验,在耦合动力模型中实现冲刷地基模型的准确建立,考虑局部冲刷后应力历史对剩余土体参数的影响,分析风力机结构体系的动力响应特征,将计算结果与不考虑冲刷影响的计算结果进行对比。结果表明：地基的冲刷使得风力机结构的自振频率降低,增大了复合筒基风力机结构体系运行的危险;考虑地基冲刷后复合筒基的运动速度有较明显的提升,提升幅度最大约为8%,因此在进行复合筒基风力机设计时,必须考虑地基冲刷对动力特性的影响;在局部冲刷对复合筒基风电结构体系动力响应影响的研究中可忽略冲刷后应力历史对土质参数的影响。     

海上风电单筒多舱筒型基础筒体屈曲特性研究

对单筒多舱筒型基础入土下沉过程进行稳定性分析,研究其失稳模式与临界屈曲荷载以及分舱板与纵向加劲肋对筒内外压差临界值的影响。结果表明,单筒多舱筒型基础筒体失稳属于极值点失稳,应采用非线性方法确定结构失稳的临界荷载;分舱板和适当间距的加劲肋均可提高筒体的临界屈曲荷载,但随筒顶接近泥面,其提升效果逐渐减小,筒内外压差控制条件转变为防止筒内土体发生渗透破坏。     

海上风电宽浅式筒型基础竖向极限承载力上限解

由于宽浅式筒型基础具有不同于传统筒型基础的超大直径（D≥30 m）和较浅入土深度（d≤15 m）,因此其竖向承载模式和极限承载力计算方法有待研究。通过数值分析得到宽浅式筒型基础在达到竖向极限承载力时的破坏模式,引入承载力极限分析理论,构建宽浅式筒型基础竖向极限承载的地基破坏机动场;结合虚功方程采用Matlab求解宽浅式筒型基础竖向极限承载力的上限解,计算结果与数值分析结果和离心试验结果吻合良好。     

海上临坡宽浅式筒型基础承载特性研究

采用有限元分析方法,分析砂土中海上临坡大直径宽浅式筒型基础在单一荷载作用下极限状态承载特性和土体破坏特征,复合荷载作用下的基础变形和土压力分布情况。研究表明:筒基竖直极限承载力随坡角和临坡距线性变化,当临坡距大于0.2D时,水平极限承载力折减小于15%。当边坡坡角小于30°时,临坡距离对弯矩极限承载力影响不大。复合荷载作用下,埋深4 m以上临坡侧筒基外壁土压力随临坡距的增加而增加,其余侧壁土压力受临坡距变化影响较小。     

砂质海岸单桩基础的冲刷特征与防护措施试验研究

    目的   海上风电开发的一个重要环节是建造合适的海上风电基础支撑结构，近年来，单桩结构成为海上风电机组的主要基础形式。单桩基础在海洋环境中的局部冲刷问题对风机结构的稳定性有重要影响。    方法   通过开展系列物模试验，对某建于砂质海床并采用大直径单桩基础的风电场工程的桩基局部冲刷特征进行了研究，分析了不同直径、水深、波浪以及水流等因素对局部冲刷深度和范围的影响，并研究了砂被和沙袋等措施的防护效果。    结果   研究结果表明，对于直径7.0 m和6.5 m两种桩基，冲刷最深处均在单桩迎水面，最大冲刷深度为桩基直径的0.8~0.9倍。    结论   采用无搭接方式铺设砂被并且采用沙袋填充冲刷坑可对桩基结构周围底床形成很好的防护，可为同类工程冲刷试验和工程设计提供参考。     

桶型基础气浮拖航特性综述

  目的  桶型基础是一种新兴的环境友好型海上风电基础结构，具有建造简单、施工高效、综合成本低等特点，逐渐受到了国内外海上风电工程界的关注和认可。桶型基础底部开口，可通过内部气垫的压缩产生的气压力排开水体，形成桶内外水压差来提供上浮力，这种自浮特性是桶型基础能够进行气浮拖航的前提。  方法  总结了国内外气垫结构的浮运特性，对比论述了应用于不同领域的气浮结构的相关理论、试验方法和研究结果。  结果  综述分析了气垫、分舱形式、谐振晃荡等对结构动力响应的影响规律。  结论  气浮拖航特性分析对桶型基础的推广应用具有重要的现实和理论意义。