四筒型基础气浮过程自振特性及运动响应研究

针对多筒型基础气浮过程中的动力及运动响应问题,设计了筒间距为2.5倍筒直径的四筒型基础,通过比尺为1∶25的物理模型试验并结合数值模拟的方法,对结构在静水中的自振特性和规则波下运动响应的变化规律进行研究。研究结果表明：建立的数值分析模型能够较好地预测结构静水中自振特性以及波浪中运动响应的变化趋势;随着吃水的增加,该四筒型基础的有阻尼摇荡自振周期呈增大的趋势,而附加质量系数和阻尼比呈下降的趋势,结构摇荡运动的附加质量系数取值在1.4～1.7之间变化;吃水的增加能够改善结构的摇荡运动性能,但是增大了结构的垂荡响应以及接近纵摇角最大幅值的周期范围;水越浅,摇荡运动越大。     

静水及波浪中四筒型基础的动力及运动特性研究

以四筒型基础为研究对象,通过模型试验和数值模拟的形式对影响结构静水和规则波浪中动力及运动特性的因素进行分析。结果表明：MOSES能较好地预测结构在静水中的动力特性以及波浪中的运动响应的变化趋势;结构摇荡运动的附加质量系数取值在1.4~1.6之间,大于船舶动力学的建议值1.2;随着吃水的增加,结构的垂荡运动呈增大趋势,但结构的摇摆运动呈下降趋势;随着水深的增加,结构的摇荡运动呈下降趋势,即浅水可增强结构的竖向运动。     

黏土中筒型基础竖向承载影响深度研究

开展筒型基础在上黏下砂成层土中模型试验,提出“砂层下探法”确定竖向荷载影响深度。分析结果发现：均质黏土中,宽浅式筒型基础竖向承载影响深度约为筒端以下0.5倍筒径,随着长径比的增加,竖向承载影响深度缓慢增加;在强度随深度线性增长的黏土中,竖向承载影响深度与土体不均匀系数呈反比。     

海上风电厚壁筒型基础刃脚优化试验及下沉阻力研究

通过在筒裙端部加装刃脚进行减阻,并通过试验寻找最优的刃脚体型,同时利用任意拉格朗日欧拉方法（ALE）进行筒型基础下沉全过程数值模拟。结果表明：在厚壁筒型基础端部加装刃脚可有效减小端阻力,在砂土中下沉时,最优的刃脚体型为60°夹角,通过试验对比,证明理论公式计算端部压力的可行性;ALE数值方法可模拟试验模型下沉过程,误差在20%以内。最后,利用ALE数值模拟,分析刃脚端面和斜面应力分布,并且研究土质参数对刃脚结构下沉阻力的影响。     

筒间距对四筒导管架基础在砂土中承载特性的影响

导管架吸力筒基础是近年来兴起的一种新型的海上风电基础,目前对其承载特性的研究相对较少。针对四筒导管架海上风力机基础,通过建立不同筒间距的四筒导管架基础有限元模型,研究了筒间距对导管架基础在砂土中极限承载力的影响。研究发现：导管架基础的竖向承载力受筒间距变化的影响不大,而极限水平、抗弯以及抗扭承载力随筒间距的增大而呈现明显的增加趋势。     

复合筒型基础在粉土中的抗扭承载特性研究

复合筒型基础作为一种新型海上风电基础结构,在承受自重及风浪流产生的竖向荷载V,水平荷载H,弯矩荷载M以外,还会承受机头带来的扭矩荷载T.该文利用有限元软件Abaqus,分析了粉土地基中复合筒型基础的扭矩承载特性.结果显示,复合筒的分舱板可提高扭矩承载力,高径比越大,复合筒的扭矩承载力越大,同时结合抗扭承载失效模式提出一...     

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...     

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。     

三筒吸力式导管架基础循环承载特性研究

为研究长周期循环荷载对多筒导管架基础水平承载力的影响,在砂土地基中开展物理模型试验,考虑循环加载次数、循环幅值比及对称比等因素为变量,对基础在循环加载后的水平单向极限承载力进行分析。结果表明：随着循环荷载幅值比和循环次数的增加,基础周土的致密性得到有效提高,进而增强了水平极限承载力。同时循环荷载对称比的增加会减小基础的水平承载力。说明水平单调承载力受循环荷载极值差的影响,差值越大对于基础周土的致密化效果越好,水平承载力越大。     

海上风电三筒导管架基础复合加载模式下承载特性分析

为了研究海上风电三筒导管架基础在海洋土中的承载性能,文章对其在复合加载模式下的破坏包络线进行了探究,绘制了两种不同长径比三筒导管架基础的三维承载能力包络面,对比了极限工况下两种基础法兰及导管架处的倾斜率。结果表明：一定范围内的竖向荷载提高了基础的水平及弯矩极限承载力;三吸力筒式导管架基础的承载性能要略优于三吸力桩式导管架基础,且两者在不同荷载作用下的承载模式略有不同。总体而言,基础直径较大、筒高较小的三吸力筒导管架基础的承载性能要更强。     

海上风电筒型基础建造期风险分析研究

以中国某海上风电场筒型基础为研究对象,识别其建造期的风险源,并建立风险指标体系,然后基于改进的模糊故障树方法量化筒型基础建造期的整体风险发生概率,并与单桩基础结果进行对比。研究结果表明：筒型基础及单桩基础结构建造期的风险发生概率分别为3.21×10^-3、9.47×10^-3。依据DNV规范规定的失效频率等级可知,海上风电筒型基础及单桩基础结构建造期的风险等级均为高风险,但单桩基础的风险概率明显高于筒型基础,高约66.10%,筒型基础建造期的风险更低,工程实用性强。     

Spar型浮式风力机涡激运动特性及其抑制研究

为减轻涡激运动对系泊结构的疲劳破坏,提出一种波纹柱体结构,探讨其涡激运动特性及抑制机理。结构与流体的非线性耦合作用通过用户自定义函数（UDF）和动网格技术实现,运动微分方程采用四阶龙格-库塔法求解。研究发现,波纹柱体与裸圆柱结构的涡激运动特性明显不同。裸圆柱随折合速度的增加呈明显的锁定特性,而波纹柱体结构的涡激响应特性与波纹高度Hw/D相关。当波纹高度Hw/D=0.01和0.05时亦会发生锁定现象,但锁定区间较裸圆柱小,当波纹高度Hw/D=0.02~0.04时结构不再发生锁定问题。结果表明,波纹结构对柱体的涡激运动有明显抑制作用。     

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...     

遗留桩坑对临近复合筒型基础倾斜率的影响

针对某海上风电项目,基于ABAQUS三维数值软件定量分析桩坑与复合筒型基础的距离、桩坑尺寸及深度等参数变化对复合筒型基础结构泥面倾斜率的影响,引入可反映桩坑充盈固结程度的系数γ与切线斜率K。结果表明：随着桩坑尺寸增加,复合筒型基础泥面倾斜率呈非线性增长,且均向桩坑所在方向倾斜;桩坑深度大于复合筒型基础入土深度时,基础倾斜率增长较快;研究表明筒型基础泥面倾斜率对大深度、近距离桩坑内部土体强度尤为敏感,拟通过该文研究为复合筒型基础风电机组安装船舶选型及布置提供理论依据。     

复合加载模式下四筒导管架基础承载特性分析

针对海上风电四筒导管架基础在砂土中的复合承载特性,采用数值模拟的方法,计算5种不同荷载组合下的四筒导管架基础的极限承载力。为分析不同加载模式下筒基长径比和筒间距对基础极限承载力的影响,分别改变筒高和吸力筒圆心距离进行计算并绘制破坏包络线。结果表明,在竖向荷载作用下,基础的水平极限承载力先增大后减小;抗扭承载力随竖向荷载的增大而增大,随水平荷载的增大而减小;不同竖向荷载的作用下,水平和弯矩极限承载力基本呈线性相关。     

软黏土中吸力式三桶基础承载特性分析

采用弹塑性边界面本构模型,建立模拟黏土中三桶基础承载行为的三维数值方法,并通过对已有模型试验结果的预测验证数值方法的可行性。研究桶-土接触方式和加载方向对三桶基础承载行为的影响规律,探索三桶基础的水平循环承载特性。结果表明,竖向单调荷载作用下三桶基础表现为“刺入型”剪切破坏特征,基础竖向受压失效位移约为0.07D(D为桶基础的直径);在摩擦接触条件下,0°水平加载（单桶受拉,双桶受压）极限承载力最小;在绑定接触条件下,60°水平加载（双桶受拉,单桶受压）极限承载力最小;循环荷载作用下迎风桶与背风桶之间逐渐增加的沉降差是三桶基础产生累积旋转的主要原因,且基础的旋转特性与水平循环荷载大小密切相关。