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。     

基于TRIZ的筒型基础沉放技术创新应用研究

将TRIZ理论与功能分析相结合,建立基于TRIZ的功能分析模型,并构建相应的技术创新流程,以海上风电新型筒型基础安装沉放及运行承载分析为例,介绍通过技术创新解决矛盾问题的过程,研究结果表明该创新流程适用于筒型基础的改良与优化,对提高筒型基础的创新效率具有较好的支撑作用.     

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。     

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。     

海上风电全钢质筒型基础波浪疲劳分析与优化

疲劳是控制海上风电基础结构安全的主要因素之一,针对海上风电全钢质新型筒型基础结构疲劳问题展开研究,基于随机波浪理论与频谱分析方法,阐述了长期海况分布下结构交变应力服从Rayleigh分布的疲劳损伤累积计算方法;借助全钢质海上风电筒型基础基于前述理论开展了疲劳损伤与寿命计算,获得筒型基础主要的疲劳破坏点集中在斜撑与圆柱体连接的位置,并基于此进行了结构局部优化,结果对比表明关键部位的几何优化可极大降低应力集中程度,减小疲劳累积损伤,同时也验证了疲劳计算结果对热点应力水平具有高敏感性。     

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。     

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。     

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...     

海上风电筒型基础抗液化性能研究

目的 随着对清洁能源的需求进一步扩张,近年来海上风电行业的发展突飞猛进,而筒型基础凭借其经济性好、施工方便、可回收利用等优点成为海上风电基础的优选项。由于我国地震带分布广泛,海上风电基础的抗震性能是结构安全性中必须考虑的一环。筒型基础结构刚度较大,地震对结构自身产生破坏的概率较低,风电基础在地震作用下的失效主要是地基土的液化造成的。文章对砂土地基中海上风电筒型基础的抗震性能展开研究。 方法 通过振动台试验对筒型基础砂土地基的抗液化性能进行了分析,研究对象包括砂土地基中的4种筒型基础。4种筒型基础形式分别为单筒型基础、复合筒型基础、三筒型及四筒型导管架基础。 结果 试验获得了不同型式筒型基础的砂土地基超孔压比,阐明了筒型基础及其砂土地基的抗震机理。 结论 筒型基础可以通过上部结构的附加荷载效应和筒壁及分舱板的环箍效应削弱砂土的剪缩性,进而提高其抗液化能力。将单筒型基础与复合筒型基础、三筒导管架基础与四筒导管架基础的试验结果进行比较,发现复合筒型基础和四筒导管架基础在砂土地基中的抗震性能分别优于单筒型基础和三筒导管架基础。     

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。     

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...     

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。     

海上风电筒型基础整机运输过程荷载识别研究

根据某3.3 MW海上风电筒型基础整机运输期原型观测数据,首先采用加速度响应探究环境要素对整机振动影响。其次依据应变-荷载原理计算塔筒底部截面弯矩,并统计全程计算弯矩幅值,分析塔筒承受荷载随环境要素变化规律。结果表明：1）波高从0.2 m增加到2.0 m时,加速度均方根增加98%,波高是引起整机耦联振动的主要因素;2）波高小于1.0 m时,塔筒底部识别弯矩在0~10 MN∙m范围内波动,占设计弯矩的21.5%,波高增加到1.5 m时,识别弯矩幅值基本在10~25 MN∙m范围内波动;3）波高达到2.0 m时,塔筒底部弯矩幅值达32 MN∙m,占设计弯矩的68.9%,整机结构仍在安全范围内;4）运输期根据波浪条件预测制定运输方案,整机应在不超过2.0 m波高条件下运输,保证整机结构有富裕的安全空间。     

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。     

海上风电筒型基础结构体系阻尼特性研究

针对某筒型基础海上风电结构,基于实测振动响应数据,采用随机子空间法对所测海上风电结构的阻尼进行识别,研究海上风电筒型基础结构在停机及运行状态下阻尼的变化规律。结果表明：在停机状态下,海上风电筒型基础结构的顺风向阻尼和横风向阻尼均随外界风速的增大呈增长趋势,两者的平均值分别为0.952%和0.973%;当风电机组处于运行状态时,顺风向运行阻尼随外界风速的增大呈增长趋势,阻尼平均值在3.87%~5.28%之间变化,而对于横风向运行阻尼,其变化趋势受外界因素的影响较小,阻尼平均值在整个风速范围内在1.74%~3.37%之间变化,横风向运行阻尼小于顺风向运行阻尼。     

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,...     

排水方式及加载条件对三筒型基础水平承载的影响

以三筒型基础为研究对象,分析吸力筒筒高、加载角度、加载速度以及排水条件对其承载性能的影响。研究表明,在其他3种影响因素不变的情况下,随着筒裙高度的增大,三筒基础的水平承载力提高;不排水条件下,加载速度明显影响筒型基础水平承载力和筒内孔隙水压力,排水条件下加载速度对筒型基础的水平承载力影响有限;加载角度不同,筒型基础的水平承载力最大增加1倍;不排水条件较排水条件可致使水平极限承载力最大增幅达149%。因此,实际工程中,沉放三筒型基础后,宜关闭筒顶阀门,有助于筒型基础保持较好的水平承载能力。     

四角架筒型基础气浮过程中运动特性研究

以四角架筒型基础为研究对象,通过在静水及规则波作用下的模型试验对影响结构气浮过程中运动特性的因素进行分析.结果表明,结构摇荡运动的附加质量系数随吃水的增加呈下降趋势,都大于船舶动力学的建议值1.2;随着吃水的增加,垂荡运动呈先减小后增大的趋势,而纵摇运动呈减小的趋势;较浅水深增强了结构的竖向运动,垂荡和纵摇运动的最大幅...     

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。