海上风电大直径单桩基础灌浆连接段轴向静载荷试验

灌浆连接段是海上风机大直径单桩基础的重要组成部分,其承载性能直接影响到基础稳定性。借助模型试验手段,以海上风机大直径单桩基础灌浆连接段为研究对象,针对灌浆连接段长度、剪力键设置、灌浆连接段形状等设计参数,确定"较短无剪力键"、"较短有剪力键"、"较长有剪力键"、"锥形有剪力键"4种模型试件,开展了轴向静载荷作用下的模型试验,研究了各设计参数对于灌浆连接段承载性能的影响。结果显示:在轴向静荷载作用下,锥形有剪力键试件承载力最优,较长有剪力键试件次之,较短无剪力键试件最差。证明了剪力键设置以及灌浆连接段的锥形构造对于提高大直径单桩灌浆连接段轴向承载性能的作用,为实际工程设计提供了技术参考。     

海上风电桩基导管架基础灌浆段设计与应用

灌浆连接段作为导管架基础的关键传力结构,结构布置受设计方法及施工水平等因素限制。结合福建某深远海风场建设环境,基于现阶段设计规范计算方法,对不同边界条件下灌浆连接段应力水平进行对比分析,验证了施加位移边界条件的合理性,并从结构、施工等关键环节对深水灌浆连接段设计应用提出优化建议。     

海上测风塔基础与承台灌浆连接技术

开发海上风电首先需要弄清风资源的变化规律及特征.陆地气象站所测风资源资料由于受到地面粗糙度、大气稳定度和代表区域等因素的影响,不能直接用来代表海上风况.获取海上风资源数据的最直接方法就是在海上选定海域建立测风塔.测风塔的基础与承台的连接是海上测风塔设计与施工的重要内容.灌浆连接是海洋平台连接段等工程中常用的一种连接型式,但是应用于海上风机和测风塔项目中在我国尚属首次.     

海上升压站基础导管架及上部组件灌浆连接施工技术

导管架结构是近年来海上升压站基础的主要形式,灌浆连接则是该基础施工的一项关键技术。以江苏某升压站灌浆施工的实践为依托,总结后桩法斜桩基础导管架水下灌浆和上部组件灌浆连接施工的关键技术,采用自主研发的优固特?UHPG-120海上风电导管架灌浆料、集装箱式海上风电灌浆作业系统和特殊的导管架水下灌浆工艺,成功实现了该升压站项目的灌浆连接。     

海上风机三桩基础与上部结构动力响应分析

基于ANSYS有限元平台,建立了海上风机三桩基础与上部结构一体的三维模型;采用Block Lanzcos法进行模态分析,得到风机结构的各阶模态振型,确定了结构的振动特性;并结合模态分析结果,考虑周期性波浪荷载的作用,对结构模型进行了瞬态动力分析。结果表明:海上风机三桩基础与上部结构模态振型较容易表现为弯曲形式,结构的抗弯性能要求较高。在波浪荷载作用下各关键部位的位移与应力时程曲线随时间的变化规律都表现为周期性波动,但又存在差异。对于位移时程曲线,离基础越远的部位,其位移幅值越大,波动非线性特性也越明显;对于应力时程曲线,应力幅值主要位于立柱顶端,即立柱与塔筒连接部位。波浪荷载对结构的受力和变形影响较大,不容忽视。     

利用国内现有装备安装海上风机的可行性调研

我国近海风电可装机容量约为100～200 GW,东海大桥海上风电示范项目正在建设,若干个海上示范风电场的前期规划和选址工作也已启动.通过对国内浮船坞、海洋平台、起重船、打桩船的调查,初步探讨了利用国内现有装备安装海上风机的可行性.     

灌浆技术在风机基础加固工程中的应用

某风电场安装33台1 500 kW的风机机组,采用钻孔灌注桩基础,施工完成后静载试验发现桩基承载力均小于设计值,需进行加固处理.分析了造成桩基承载力低的可能原因和灌浆加固提高桩基承载力的原理,并进行了灌浆加固方案的设计及试验施工.现场试验表明,采用在桩中心钻灌浆孔,可以直观判断桩基的桩身质量及桩端情况,灌浆可有效提高桩基的端阻力和侧阻力,是风机基础加固行之有效的一种处理方法,可为类似工程提供参考.     

海上风电桩靴式导管架基础施工关键技术

为解决复杂环境下海上升压站桩靴式导管架基础施工面临的调平难及水下灌浆难两个问题,开展了施工关键技术研究.首先,提出导管架套筒上部安装液压卡桩器的调平措施,沿每个套筒环向均匀分布8个液压缸组成液压卡桩装置,辅助调平导管架;其次,提出导管架桩套筒底部安装自封闭式封隔器,在水下灌浆中对环形空间的底部实现封堵,提高水下灌浆的质...     

海上风电场风机基础投资估算初探

海上风电场风机基础投资估算条件复杂多样。该文根据海上风电场投资估算编制现状,结合目前开展的海上风电场项目,分析风机基础的投资构成,并对定额的组成进行初步探讨,供参考。     

考虑外平台影响下海上风机单桩基础结构地震动力响应分析

随着海上风机单桩基础的广泛应用，分析单桩基础及其附属结构在地震荷载作用下的动力响应具有重要意义。为此，采用ABAQUS有限元分析软件建立了单桩-外平台整体结构模型，采用粘弹性边界法模拟地震荷载施加，分析了地震作用下整体结构的动力响应情况，并探究了外平台对单桩自振特性及响应的影响。研究结果表明：地震荷载作用下，单桩-外平台整体结构的应力最大值出现在工作平台和支撑杆连接处，水平位移最大值出现在顶部工作平台上，牛腿应力和位移相对较小；外平台对单桩的自振频率具有减缓增大的作用，可降低基频，且会小幅度增大单桩基础应力，对单桩基础的稳定工作不会产生较大影响。     

近海风力发电机桩基础的动力学分析

针对近海风电桩基础的动力学问题,结合实际工程,采用数值软件对独桩基础、导管架基础和高桩墩台基础进行模态和时程分析,得到3种基础的振型图、固有频率、周期及其位移响应曲线.通过分析可知,经过1个周期后3种基础进入稳态振动;同时发现高桩墩台基础的动力放大系数高于独桩基础和导管架基础,但是放大后的位移仍小于后两者,约为它们的一半,因此从风电基础对变形要求的角度考虑,高桩墩台是最理想的近海风电基础.     

近海风机基础结构型式研究

结合东海某近海工程区域的基本地质条件进行风机基础型式的研究,确定支柱固定式基础较为适合该区域的地质条件,并结合3 MW风机机型的参数,对支柱固定式基础进行了静力和动力结构计算分析,研究成果可为我国近海风机基础的设计提供参考.     

海上风电桩基局部冲刷试验研究

风电桩基既承担风机自身荷载,又受到叶片转动的侧向压力,桩基稳定性至关重要。海上风电桩基不仅受潮汐双向水流和波浪共同作用的影响,而且桩基尺度介于通常的桥墩和码头桩基之间,局部冲刷具有一定特殊性。通过建立1∶60的正态模型,研究了洋口海域海上风电桩基在波浪、潮流及波流共同作用下的局部冲刷。结果表明:潮流是控制该海域桩基局部冲刷的主导因素;往复流作用下的冲刷坑形态呈椭圆形,最大冲刷深度约为恒定流的80%;当波流共同作用时,由于桩前波浪振荡水流的作用,泥沙较水流作用时更易起动,局部冲刷显著增强,最大冲刷深度为潮流和恒定流作用下的2.0与1.7倍;韩海骞公式计算值按照系数0.75折算后与波流作用下的桩基冲刷深度试验值较为吻合。根据试验结果,建议对桩基周边局部冲刷坑进行抛石防护,确保海上风机的安全稳定。     

黏土地基近海风机桶形基础累积变形研究

基于黏土循环累积变形的半经验公式,将土体循环累积变形等效为蠕变,形成了近海风机桶形基础累积变形的有限元计算方法。在长期实测响水近海海域风、浪数据的基础上,以已建2 MW风机参数进行分析,得到了不同循环作用次数下桶形基础中心沉降量、不均匀沉降量和倾斜率。计算结果表明,风机运行期内桶形基础变形可满足风机运行要求。     

Numerical study of seabed response and liquefaction around a jacket support offshore wind turbine foundation under combined wave and current loading

The seabed instability induced by the transient liquefaction when exposed to wave-current may threaten the safety of offshore structures. In this study, the Reynolds-averaged Navier–Stokes (RANS) equations with the k–ε turbulence model were used to imitate the fluid dynamics, and Biot's poro-elastic theory was used to simulate the transient seabed response. An in-house solver (porous-fluid–seabed–structure interactions–field operation and manipulation) integrating the flow model and seabed model with the finite volume method was developed. The present model was confirmed with published experimental results and then used to analyze the dynamic process of the fluid–seabed–structure interactions as well as seafloor liquefaction around the jacket foundation under wave-current loading. The simulated results showed that the depth and range for the liquefaction area around the jacket foundation tended to increase at first and then declined as the wave propagated forward in the absence of current. In addition, the results demonstrated that the liquefaction depth under current and wave in the same orientation was greater than that without current. It is worth mentioning that the downstream piles were more prone to liquefaction than the upstream piles when the forward current existed.     

山东莱州风电场风机塔架基础桩型选择

针对山东莱州风电一期工程地处沿海地区,风电场地基为软基,承载力较小的特点,采用桩基础设计.通过桩型比选,布桩优化,最终方案为:每个基础采用17根预应力混凝土管桩,基础中心布置一根,内圈4根,外圈12根.     

Wave force on composite bucket foundation of an offshore wind turbine

A new analytical expression for calculating the wave force on a composite bucket foundation is obtained. Based on the diffraction theory, the analytical solution of the wave pressure and the wave force on the composite bucket foundation is accurately derived by assigning reasonable boundary conditions. Experiments for the wave pressure on the bucket foundation with a scale of 1:60 under different wave conditions in the wave flume are designed and conducted. The analytical results agree well with the experimental data, and the theoretical approach can accurately predict the wave force on the large-scale structures. The wave pressure distribution on the composite bucket foundation is presented and the influence of the wave height, the water depth and the wave period on the wave force on the composite bucket foundation is investigated. This study provides a quite accurate method to calculate the wave force on a composite bucket foundation, which gives a good framework for future studies of the wave force on other large-scale structures with complex boundaries.     

海上风电基础结构疲劳寿命分析

针对海上风电基础结构疲劳损伤、疲劳寿命评价方法展开研究.区分疲劳荷载为单级疲劳荷载和多级疲劳荷载联合作用两种情况,考虑渐增型、往复型和正弦波型3种疲劳荷载作用方式,借助三桩导管架式海上风电基础,采用基于S-N曲线和Palmgren-Miner线性累计损伤法则的疲劳寿命估算方法对疲劳荷载作用下的结构疲劳损伤进行了计算,对结构整体寿命进行了评价;对单级疲劳荷载或多级疲劳荷载联合作用时,3种作用方式作用下的基础结构进行了疲劳分析,定义疲劳极限与疲劳荷载造成的应力水平的比值为安全系数,用以量化基础结构各部位或部件的抗疲劳能力,同时验证了加载顺序对于结构的锻炼效应.结果表明:基于S-N曲线和Palmgren-Miner线性累计损伤法则的结构疲劳寿命估算,其依托的应力水平是单独获得的,忽略了加载顺序的影响;渐增型、往复型及正弦波型3种疲劳荷载作用形式对结构疲劳寿命的影响渐趋恶劣;由高到低的加载顺序对结构造成的损伤比由低到高的加载顺序要严重.     

基于桩筒复合基础海上风机振动特性分析

海上风机所处环境复杂,在风、波浪等随机动载作用下易发生共振破坏。为研究采用桩筒复合基础海上风机的振动特性,选择合理的基础设计参数,利用有限元软件ABAQUS进行海上风机整体建模,采用Block Lanczos方法进行模态分析,同时将所得自振频率与外荷载频率进行对比研究,并分析不同基础形式与不同基础约束条件下的风机整体振动特性。研究发现:前2阶水平弯曲频率与第3阶扭转频率为判断风机整体共振的主要频率;与单桩基础相比,桩筒复合基础能够有效增加风机抵抗水平荷载的能力,且在该设计参数条件下风机能够避免共振的发生;在基础设计时,应考虑桩土相互作用(PSI)的影响。