海上风电筒型基础入土沉放风险分析

将基于核极限学习机的响应面法应用于筒型基础的入土沉放风险评估,以海域1（安装成功）和海域2（安装失败）某风电场6.45 MW筒型基础为研究对象,采用蒙特卡洛抽样法随机生成地勘静力触探（CPT）中的锥尖阻力（qc）,并用基于CPT推荐值、最大值的方法预测沉放需要压差,以水泵和水压可提供的最大压差为风险控制标准,得到两个机位入土沉放失效概率,评估两个机位的入土沉放风险。结果表明：土体的空间变异性越大,筒型基础入土沉放风险越大。当土体变异系数CV≤0.3,使用CPT推荐值计算各深度的失效概率均小于10-4时,风险较低,可用于指导施工。     

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。     

海上风电五连筒导管架基础及筒顶节点受力分析

以广东某深远海域大容量风电机组五连筒导管架基础为研究对象,采用有限元软件对五连筒基础在倾斜率、极限承载力和屈曲特性等方面开展深入研究,并对筒顶处导管架与基础连接节点进行多参数敏感性分析,从而得到受力及承载最优的结构体型。研究结果表明：满足相同容量机组荷载运行要求的前提下,五连筒基础与单筒基础结构相比,前者在倾斜率、承载力及抗屈曲特性上优势明显;随着筒顶节点的外移,筒型基础边筒竖向变形逐渐增大,中筒则相反;当筒顶节点靠近中筒时,主要由中筒受力,应力最大部位主要集中在边筒和中筒筒裙底部连接处;当筒顶节点向外偏移时,受力部位由中筒转移到边筒,且应力最大部位转移到沿加载方向的边筒筒裙顶部;基础的极限承载力均随导管架根部开度增加呈线性趋势增长,在水平及弯矩荷载分别作用下,旋转中心附近的被动土压力受筒顶节点位置影响较大,筒顶节点越往外偏移,被动土压力越小;旋转中心以下的主动土压力受筒顶节点位置影响同样较大,筒顶节点越往外偏移,主动土压力越大。     

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。     

砂土中筒型基础临界吸力计算方法研究

开展砂土中筒型基础吸力沉贯的系列模型试验,测试筒型基础下沉过程中吸力的发挥过程,并通过反分析得出筒内外土体渗透系数比的变化规律。结果表明：当筒内土体出现管涌现象时,筒内负压会瞬间降低;随着沉贯深度的增加,临界吸力值也逐渐增大;此外,筒内外土体的渗透系数比呈指数函数型增长;假设在沉贯过程中土体的渗透系数不变,则临界吸力的预测结果均小于实测值。根据试验结果改进砂土中筒型基础沉贯过程临界吸力的计算公式,并进行工程案例验证。     

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。     

粉质黏土中缩径单桩静压沉桩阻力数值模拟研究

室内缩尺试验较难真实还原其沉桩特性,原型试验又较为耗时,基于耦合的欧拉-拉格朗日（CEL）数值分析方法可实现原比尺模型静压沉放过程模拟,且可直观获得桩-土相互作用过程。通过室内试验进行沉桩阻力的有限元方法验证,并将有限元法用于工程体型沉桩过程模拟与阻力计算;数值模拟结果表明,缩径段的体型设计使沉桩阻力增加,EVF云图可看出进入桩内土体的体积减少,使桩内出现泥面降低的情况;最后,研究不同缩径段尺寸对于沉桩阻力的影响。     

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...     

海上风电单柱复合筒型基础拖航浮运特性分析

为保证单柱复合筒型基础拖航安全性,针对实际工程中单柱复合筒型基础制作比尺模型,采用模型试验的方法,对单柱复合筒型基础浮运特性展开研究,分析不同拖航方式对结构的拖航特性的影响,旨在为实际工程提供指导性建议。研究结果表明：在实际拖航中,要合理的选择拖揽点的位置和吃水深度,避免结构出现艏倾现象,在保证安全拖航的前提下可适当增吃水深度增加结构的拖航稳性。     

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...     

大直径多筒型基础的运动特性研究

以某多筒型基础(MBF)为研究对象,考虑筒内气体的可压缩性,建立多筒型基础的摇荡运动方程并结合模型试验对结构在静水、规则波浪作用下的摇荡动力响应特性进行分析.研究结果表明:气浮筒型基础垂荡、横摇和纵摇运动的附加质量系数都大于船舶动力学中的建议值(1.2);不同吃水下,摇荡运动的附加质量随吃水的增加呈降低趋势;相同吃水下...     

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。