海上风电单桩基础载荷影响因素研究

参照IEC61400-3标准,使用GH Bladed软件对福建浅水区域影响单桩基础载荷的因素进行多工况仿真计算分析表明,支撑结构的频率对基础载荷的影响较大,而塔架结构中的壁厚在一定的变化范围内对基础载荷的影响较低;基础极限载荷随极限风速增大而增大,而浅水区域极限海况对基础载荷的影响较小。     

圆盘式混合单桩基础的承载特性研究

单桩基础和重力式基础结合的圆盘式混合单桩基础是一种新型海上风电基础,利用ABAQUS有限元软件建立三维实体模型,对真实环境荷载下圆盘式混合单桩基础和单桩基础进行刚度和强度校核;结合圆盘式混合单桩基础的几何特点,对圆盘式混合单桩基础、单桩基础和重力式圆盘基础在水平、竖向、弯矩和水平-弯矩的承载特性进行研究。结果表明:圆盘式混合单桩基础各项参数均满足规范要求,且在刚度和强度方面均表现出较好的稳定性;重力式圆盘的加入明显提高了基础的水平、竖向、弯矩承载力。     

海上风电变径单桩基础动力响应分析

采用有限元分析软件ABAQUS建立了海上风电变径桩基础数值模型,开展了变径单桩基础非线性动力时程分析,并进行结构尺寸参数敏感性分析。数值分析结果表明:在风浪流荷载作用下,变径单桩基础的位移与应力值在允许范围内;底部桩径对结构整体动力响应影响最为明显,变径段上部长度影响具有一定边际效应,变径段长度影响较小。     

江苏竹根沙海域海上风机单桩基础防腐技术

海上风机的桩基础处于复杂恶劣的海洋环境,其防腐保护是海上风电工程重要的研究内容。针对江苏竹根沙海域近海复杂施工条件的情况,提出了一套包覆防腐和牺牲阳极的阴极保护系统的桩基础联合防腐蚀方案及施工工艺。其中PTC防腐系统由四层紧密相连的保护层组成,即防蚀膏、防蚀带、衬里和防蚀保护罩。防腐涂层需要对温度、相对湿度和露点进行环境控制,牺牲阳极的阴极保护系统需要考虑保护电位。该套方案有效解决了复杂的单桩基础包覆防腐施工问题。     

海上风电场项目单桩基础设计后评估分析

在收集项目可研、初步设计和施工图设计方案、目标及依据的基础上,结合江苏某地海上风电场示范项目现场运行实际情况,对比分析风电机组单桩基础实际运行与设计方案存在的偏差以及原因,给出设计后评估分析和优化方案.分析结果表明,风机基础设计基本满足相关规范要求,单桩基础的桩径、壁厚以及桩长有一定的优化空间;单桩整机频率满足允许范围...     

考虑长径比及冲刷的单桩基础侧向承载特性分析

冲刷是海上风电单桩基础设计中需要考虑的重要因素,然而计算时通常忽略局部冲刷坑的几何形状及桩基入土段长径比（L/D）的影响,导致设计偏于保守。针对这一问题,建立考虑局部冲刷坑形态的海上风电桩基础三维有限元模型,研究冲刷作用下不同长径比桩基础的侧向承载特性变化规律,提出适用于受局部冲刷小长径比单桩基础的简化梁-弹簧分析模型并进行验证。研究结果表明：小长径比单桩基础的侧向响应对局部冲刷深度较为敏感。随着冲刷深度的增大,基底反力和桩侧垂向摩阻力等土反力分量对桩基水平承载力的贡献也随之增大,仅考虑桩侧土反力的传统API p-y曲线方法难以适用受冲刷单桩基础的计算分析,须考虑基底效应的影响。研究结果可为海上风电基础设计分析提供参考。     

大连海域单桩基础冲刷特征及防冲刷措施

针对大连某海上风电场项目大直径单桩基础冲刷防护施工技术研究,采用多波束测量方法,对24台风机基础进行监测,结果显示距风机中心半径21 m范围内,最大坑深度为0.77～1.93 m,平均冲刷量为113 m³,最大252 m³。基于冲刷监测结果,提出采用袋装砂回填方法,通过铺排船进行施工,采取由内向外分层分段式的抛填方案,有效解决了风电场大直径单桩基础冲刷问题。     

双向流作用下海上风电单桩基础局部冲刷实验研究

海上风电场风机基础的局部冲刷,是涉及到风机全生命周期安全工作的最重要的因素之一.该文参照上海东海大桥海上风电场的潮流观测资料进行实验设计,利用双向造流系统和冲刷专用水池进行多种比尺的物理模型实验研究.结果 表明:双向流条件下基础周围冲刷坑以单桩为中心向外辐射延伸,冲刷坑深度沿着单桩四周逐渐减小,各个方向的冲刷范围和深度...     

海上风电深水导管架基础的应力响应研究

为探究海上风电的导管架基础在深水海域的杆件受力特性,根据某海上风电工程的深水外部环境建立了导管架基础的等效约束计算模型,按API规范对导管架的主要杆件进行应力复核,利用敏感性分析法研究深水环境下影响导管架弦杆应力的主要因素表明,导管架杆件的应力水平自泥面到顶部逐渐减小,在底部杆件交错的节点处应力水平较大."小直径、大壁...     

海上风电机组基础浪致疲劳分析

给出了海上风电机组基础波浪荷载导致的疲劳损伤计算方法。基于随机波浪理论,依据海浪谱将随机波浪转换为一系列线性波的组合,由Morison方程计算得到波浪荷载并进行线性化。根据线性波浪荷载作用下结构的动力分析,求得结构响应并计算得到频域范围内的结构应力传递函数。根据海浪谱和应力传递函数,进而得到结构的热点应力谱。由某海域的海况分布,依据Miner线性累计损伤准则,通过假定结构长期热点应力分布为短期Rayleigh分布的组合,计算得到结构在设计周期内的累计疲劳损伤。以某单桩基础为例,验证了计算方法的可行性。计算方法对海上风电机组基础的浪致疲劳设计具有参考价值。     

海上风电场风机基础的选型设计

海上风能是一种清洁能源,有着广阔的应用前景,目前国内海上风电场的基础设计有待于进一步研究。以东海大桥海上风电场的基础选型设计为例,介绍了单桩、群桩、三角桩三种基础型式的结构计算,并结合施工条件和经济性进行综合比较。确定出东海大桥海上风电场的基础为大直径单根钢管桩基础型式。单根钢管桩基础以其自重轻、构造简单、受力明确,可为类似自然条件的海上工程提供参考。     

风浪流荷载下基于AQWA的海上Spar型浮式基础稳定性分析

为了解决现阶段可再生能源利用的问题,实现深海风能的有效利用,针对设计出的OC3-Hywind 5MW Spar型浮式平台基础部分在风浪流荷载下的稳定性问题进行研究。利用ANSYS中的水动力模块(AQWA)分别对结构进行频域以及时域耦合运动响应仿真模拟,比较分析了不同工况下浮式结构各个自由度下的运动响应值,以及配重块在系泊不同位置处对结构运动响应值及系泊力的影响情况。结果表明:在不同工况作用下的浮式结构在纵摇自由度方向上的运动响应极值主要受风荷载影响,随着风速增大,响应极值也随之增大,在其他自由度上的响应极值受风、浪荷载影响较小;改变配重块在系泊缆上的悬挂位置对浮式基础在纵摇和首摇自由度方向的运动有着显著影响,并且随着配重块距离锚固点越近,响应值越大,越不利于浮式基础的稳定;未悬挂配重块的系泊力高于悬挂了配重块的系泊力,随着配重块悬挂位置离锚固点越远,系泊力越小,越能保证浮式基础在恶劣海况条件下的稳定性。     

海洋风电产业发达国家产业发展政策及经验探讨

作为一种应用前景乐观的新兴可再生清洁能源,海洋风能已受到国际能源界的日益重视。海洋风电产业发达国家风电开发实践,值得中国借鉴。以对比的方法,总结了国外海洋风电产业发展在能源目标、风电政策、市场调整等方面的成功经验,指出了中国海洋风电产业中存在的问题。     

海上风电机组多桩承台基础结构设计与参数优化分析

针对适用于软土海床地基条件的近海风电机组多桩承台基础结构型式,依据相关规范及工程经验,确定多桩承台基础结构尺寸设计原则,分析基础结构设计所应考虑的荷载及荷载组合方式,建立多桩承台基础结构分析模型,对基础结构设计的主要参数进行优化分析,为海上风电基础结构设计提供指导。     

基于AR模型的海上风机脉动风速时程模拟

为分析海上风机支撑结构及叶片的风振动力响应特性,基于线性滤波法中自回归AR模型,采用Kaimal脉动风速功率谱编制了具备时空相关特性的MATLAB脉动风速时程模拟程序;针对江苏如东黄海海域某4 MW级风机塔筒、叶片等结构进行了实例分析,得到结构表面各控制点模拟脉动风速时程曲线,并结合计算功率谱与目标谱进行对比验证;利用TurbSim软件对自编程序计算精度和效率进行比较。相关计算结果表明该程序简单易操作,所需参数较少;虽无法考虑湍流强度,但具有适用多种风机结构的优点;同时整体模拟效果良好,可有效解决风荷载输入问题。     

大型海上风机施工短暂工况下的模态分析

海上风电建设中常因异常气象干扰发生施工中断,出现叶片延期安装等施工短暂工况,需重视此类工况下机组的结构安全。依托某海上风电工程,提出了一种机组整体建模方法,采用Block Lanczos法对机组展开模态分析,研究了各施工短暂工况下机组自振特性,并分析了机舱对机组自振频率的影响。数值分析结果表明,在风轮延迟安装工况下,机舱转动惯量及偏心对结构高阶模态影响较为明显;相比于整机工况,各施工短暂工况下,结构模态自振频率均出现较明显提高,不存在波浪荷载激励下的共振风险。     

海上风机基础与塔架体系实时安全评估方法研究

海上风机所处环境恶劣,基础与塔架等支撑结构在使用阶段受到荷载和非荷载因素,会产生累积损伤和性能退化。为了实时掌握基础与塔架体系的运行状态及安全性,进行合理的检修与维护,提出了一种基于神经网络的实时安全评估方法。结果表明:结合风况、风机运行等信息,仅在风机基础及塔架关键部位设置少量监测设备即可满足安全实时评估的数据要求;考虑限值比较、单点误差分析、总体误差分析后,可对基础与塔架局部及整体安全性进行实时评价。经实例论证,预测结果与监测数据较为接近,具有较好的实用性,可为类似工程提供参考。