海上风电斜桩基础局部冲刷数值模拟研究

海上风电项目中导管架斜桩基础应用越来越多,研究斜桩基础局部冲刷效应非常重要.采用Flow3D数值模拟方法,建立斜桩基础局部冲刷数值模拟,分析不同桩基倾斜角度以及桩径对斜桩基础局部冲刷效果的影响规律,得到了以下结论:斜桩桩周土体局部最大冲刷深度均随时间变化先迅速增大再缓慢增加,流态稳定后,冲刷深度也趋于稳定,直径为2.3...     

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...     

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。     

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。     

单向流作用下多桩承台式基础局部冲刷数值模拟研究

该文在清水条件下,对海上风电多桩承台式基础的局部冲刷进行了数值研究。结果表明,冲刷过程、深度和流场特征受到桩间距比(G/D=2.0～5.0,G为桩柱中心距,D为桩柱直径)的影响显著。不同G/D下,冲刷坑形态产生较大差异：当G/D=2时,冲刷特性与单桩局部冲刷特性较为相似;当G/D=3时,上游桩后尾涡脱落相互作用,产生顺流向涡结构,显著削弱了下游桩前马蹄涡强度,降低了冲刷速度。;当G/D=4和5时,上游桩后尾涡脱落作用于下游桩,加速下游桩周泥沙起动,在下游产生了更大的冲刷深度。此外,还讨论了不同G/D情况下的尾涡脱落模式及其与泥沙运输的相互作用。     

破碎波作用下单桩基础局部冲刷试验研究

破碎波在近岸地区会引起剧烈的泥沙运动,导致破碎带内单桩基础发生局部冲刷,严重威胁单桩基础结构稳定性。该文在波浪水槽中采用中值粒径0.32mm的原型沙铺设平床沙坑,开展破碎波单桩冲刷试验,规则波经过坡度1:20的斜坡后,浅化破碎在矩形沙坑区域,分析桩基和破碎点的间距与波长之比α对单桩基础最大局部冲刷深度S_max及冲刷形态的影响。研究结果表明：破碎波翻卷产生湍流以及流动的纵向发展是引起冲刷的重要因素,使得相对距离α与最大冲刷深度S_max密切相关;沙床在破碎波作用下形成沙坝和滩槽结构,持续影响单桩局部冲刷的演变过程,当相对距离α=0.35～0.55时,由桩基引起的净冲刷最为显著,同时在滩槽地形叠加下,桩周的最大局部冲刷深度可达0.5倍桩径。     

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。     

基于局部冲刷模型的海上风电单桩水平承载特性研究

复杂的海洋环境下海上风电单桩基础周围会出现局部冲刷现象,因此研究冲刷条件下单桩基础的承载特性具有重要的工程意义。采用现场勘测和数值模拟相结合的研究方法,开展江苏辐射沙洲海域局部冲刷条件下某单桩基础水平承载特性研究,得到以下主要结论：(1)多波束测深系统勘测显示,典型6 MW单桩基础桩周最大冲刷深度达8.6 m;(2)ABAQUS数值分析显示,冲刷坑导致单桩基础水平承载力下降约18.2%;(3)桩身挠度曲线在距离冲刷26.7 m处出现了明显的拐点,导致p-y曲线特征参数发生显著变化。上述研究结果表明,该海域海上风电场冲刷现象严重,会影响单桩基础承载特性。     

基于FLAC^3D 的海上风电大直径钢管桩基础竖向承载力数值模拟研究

为研究不同深度地层的大直径钢管桩基础承载性能,采用FLAC^3D建立大直径钢管桩数值模型,开展数值模拟研究。结果表明:数值模拟所得桩极限承载力为10450 kN,与现场静载试桩试验结果相近,数值模型可靠;桩身轴力随着土层深度的增加而减小,桩的轴向承载力主要由桩侧摩阻力提供,桩底轴力趋近于0;当桩入土深度大于30 m时,桩极限承载力提升较快,说明土层⑥-1可作为良好的持力层。研究成果可为岸外辐射沙洲海域海上风电施工建设提供参考依据。     

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。     

海上风电场单桩基础防冲刷施工技术

针对江苏某海上风电场单桩基础局部冲刷问题,开展了单桩基础防冲刷技术研究。采用多波束双频测深仪监测桩基不同程度的冲刷现象,显示冲刷范围距风机中心半径23 m,最大坑深范围为6.3 m,平均冲刷方量约为3 402 m³。经分析比较采用复合吹砂袋和固化土相结合的方法,形成一个整板固化土抗冲刷桩基护底结构,取得了预期效果,该防冲刷技术可供类似工程参考。     

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。     

海上风机单桩基础局部冲刷计算分析

依据波、流联合作用下的韩海骞公式计算江苏某海上风电场桩基局部冲刷深度,再采用SACS软件对结构进行分析结果表明,局部冲刷增加桩身侧向位移,降低整机频率,疲劳损伤大。解决这些问题可通过加大桩径和桩长,要设计出既经济又安全的基础尺寸,还需结合实际工程的冲刷观测结果进行更准确的预测。     

加装稳定翼的海上风电大直径单桩基础数值仿真

针对海上风电机组大直径单桩基础水平位移不易控制等问题,提出了一种加装稳定翼的单桩结构型式.通过在近地表(泥面)一定范围内的桩身设置一组翼板,充分利用浅层桩前土的抗力,增强了基桩水平承载性能.借助数值仿真计算结果,采用指数拟合法、四阶多项式拟合法对水平荷载与基桩水平位移关系进行拟合,进而求解单桩水平极限承载力.结果表明,四阶多项式拟合法精度更高;加装稳定翼的单桩水平位移及桩身最大弯矩明显降低,单桩水平极限承载力显著增强,稳定翼安装位置会对基桩水平承载力的提高效果产生影响.该结构形式可推广到其他海上风电基础结构小直径钢管桩的桩型改良中,有利于减小相应的材料成本及施工成本.     

海上风电大直径单桩基础海缆引入施工技术

以江苏某海上风电工程单桩基础引入海缆施工为对象,基于目前国内外常用的桩身外侧设置电缆管引入和桩身开孔引入两种海缆进风机塔筒内部的技术利弊对比分析,对大直径单桩基础引入海缆施工工艺及关键技术进行了研究;并结合本工程海洋环境、地质条件,推荐采用桩身开孔引入海缆的布置方式,对于深水的机位其优点大于缺点。     

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...