软黏土中导管架基础水平循环加载离心模型试验

为研究海上风机四腿导管架基础在风、浪等水平循环荷载作用下的受力及变形特性,开展了近海饱和软黏土地基四腿导管架基础水平循环加载离心模型试验。实测获得了水平循环荷载下导管架顶部的位移、基桩顶部的水平位移以及桩身弯矩,并利用实测桩身弯矩推导出桩身变形与桩周土反力。试验结果表明:水平循环荷载作用下导管架顶部的荷载–位移曲线表现出明显的非线性;后排桩的水平位移约为前排桩的80%,且均小于导管架顶部的水平位移,导管架发生了一定角度的倾斜;桩身最大弯矩值出现在泥面下约6D深度处。在此基础上,采用双曲正切型p–y曲线方法拟合试验结果并与API规范作对比,发现API规范p–y曲线的初始刚度和极限土反力均偏小。试验进一步揭示了泥面下5D深度范围内需考虑桩周土反力的弱化现象,且前排桩周土反力的弱化程度明显大于后排桩,在工程设计时应分开考虑下基桩桩周土的强度弱化情况。     

桩土弱化对导管架海上风机响应的影响分析

海上风机导管架基础在受台风影响下,使海底土床弱化的荷载影响上部风机,因此研究在不同桩土弱化程度下导管架基础风机的频率变化、静动力响应具有重要意义。文中以福建某海上风电场4.0MW风机为原型建立导管架基础海上风机三维有限元数值模型,研究在不同弱化程度下海上风机的自振频率、动力特性等一系列问题。研究发现,随着桩土弱化程度的增加,风机结构的整体动力响应会随之增大,但增大的幅度有限。     

三桩导管架基础海上风机抗倾覆能力的影响研究

海上风机导管架基础因适用水深大,变形小等优点而具有广阔的应用前景。台风等极端循环荷载会造成海床土体出现一定程度的弱化,进而可能会导致风机发生倾覆。文中通过建立三桩导管架基础海上风机三维有限元数值模型,考虑桩-土作用的循环弱化,进行了极端循环荷载下导管架基础海上风机的整体动力响应分析,对整体位移、风机频率等方面进行研究。以期掌握三桩导管架基础的循环受荷特性,指导工程设计。     

海上风电水下四桩导管架的施工方法

水下四桩导管架风机基础因其结构优势,被广泛应用于海上风电项目中。论文详细介绍水下四桩导管架的施工技术和施工工艺,为我国海上风电产业的发展提供参考。     

海上风电机组固定式支撑结构环境敏感性分析及极限工况下的一体化设计

本文通过对各种环境、荷载条件下的单桩基础和导管架基础进行初步设计计算,分析比较了各类环境、荷载参数对海上固定式风机基础的影响及敏感性,得到了这些参数对基础结构用钢量的影响规律。单桩基础对基础顶部弯矩和海水深度变化最敏感,导管架基础则对波高的变化最为敏感,并且与单桩基础相比,导管架基础对环境参数的变化表现出了更高的敏感性。通过建立风机-塔筒-基础的一体化模型,实现了海上固定式风电机组在极限工况下的一体化分析与设计,并将一体化设计结果与传统迭代设计结果对比,结果表明采用一体化设计可明显降低构件的内力及基础结构的材料用量。     

风荷载下超高层建筑上部结构与桩筏基础共同作用桩顶反力计算研究

共同作用分析是考虑上部结构与地基基础相互影响的动态调整过程,基于上部结构—桩筏基础-地基土的相互作用进行风荷载下共同作用的流固耦合数值计算。借助流体动力学采用大涡模拟方法,建立考虑风—结构流固耦合数值计算模型,并运用MpCCI软件进行流固耦合面上的数据传递,以实现流体、固体相互作用。计算结果表明,较静载相比,风荷载引起的桩顶反力变化值不超过静载下的5%。计算方法和计算结果可以为风荷载作用下对地基基础的研究和流固耦合问题分析提供参考。     

海上升压站平台结构极限强度分析

介绍了海上升压站平台结构极限强度分析方法的原理及判断结构整体安全裕度的指标。并以某海上升压站导管架平台结构为例,利用海洋工程专业结构分析软件SACS建立三维有限元模型,考虑桩-土的非线性相互作用影响,采用逐步增加环境荷载的方式,进行了结构全过程非线性倒塌分析。分析得到结构的强度储备系数,可以定量地评估结构的安全裕度,为极端环境荷载作用下海上升压站平台结构设计提供理论支撑。     

海上风电单桩支撑结构第一自振频率分析研究

目前,海上风电支撑结构一般设计成半柔性结构,为避开风机叶轮激振频率,风电支撑结构第一自振频率处于1倍和3倍的风轮激振频率之内,所以要求设计时能够准确计算风电支撑结构的第一自振频率,避免由共振而带来严重破坏。但海上风机自振频率受整体结构形式、地质环境条件、土-结构相互作用、水附加质量等影响,采用简单模型很难准确得到。为此,本文针对海上风电单桩结构,基于ABAQUS软件建立了整体有限元模型。土体采用有限元-无限元相结合的方式进行模拟、桩-土之间采用接触单元、考虑水附加质量的影响,计算结构的第一自振频率并进行参数敏感性分析。研究表明采用三维有限模型,考虑土-结构相互作用,能够较准确计算海上风电结构第一自振频率,为风电结构设计提供更可靠的设计参数。     

海上自立式测风塔基础连接节点分析

对于导管架基础,导管架与钢管桩之间的连接设计一直是工程设计的重难点所在。以某海上测风塔工程为背景,利用SCAS软件对测风塔基础结构进行整体有限元模拟。根据DNVGL的相关规范和资料,海上测风塔的导管架与钢管桩的连接设计考虑了灌浆连接和抱箍连接两种连接形式。文章着重剖析了灌浆连接形式的计算思路和方法,并对两种连接形式进行了对比分析,最后该工程的基础设计方案选用了抱箍连接的方式。     

考虑流固耦合效应的海上单桩式风电塔动力响应研究

风荷载与波浪荷载是海上风电塔承受的主要荷载,对风电塔结构设计起着决定性作用,其动力响应极为复杂。以南通沿海3.0 MW风电机为研究对象,利用数值模拟和现场实测手段,考虑流固耦合效应,建立"基础-塔筒-机舱-风轮"整机模型、风荷载模型、波浪荷载模型,研究海上风电塔在风-波浪联合作用下的结构动力响应以及不同水深对风电机系统振动频率的影响。计算结果表明:采用考虑流固耦合效应与风电塔整机模型分析得到的计算结果与实测结果较一致,可为海上风电塔结构在风-波浪联合作用下的振动分析和结构设计等提供分析方法;波浪荷载对海上风电塔的动力响应存在一定的影响,以风荷载作为主要荷载计算的结果不甚合理;水深对结构低阶振动频率影响不大,但水深对风电塔系统高阶振动频率影响较大,水深越大,高阶振动频率降幅越大。