海上风电大直径单桩自沉深度分析

  [目的]  大直径单桩是海上风电最常用的基础形式之一,为了能够更加准确、快捷地预测海上大直径单桩的自沉深度,提前预警可能存在的施工安装风险,分别采用了基于设计参数的方法和基于CPT原位测试的方法进行分析计算并根据现场实际施工数据进行初步反分析。  [方法]  主要分析了基于桩基承载原理结合设计参数的计算方法、DNV推荐工法中的CPT经验公式以及形式更加简单的直接CPT方法。并讨论了计算结果与实际深度之间的关系,分析了计算结果与实际深度差异的原因。  [结果]  分析结果表明:基于设计参数的方法其理论架构更加清晰,但分析结果受参数取值的人为因素影响较大,而基于CPT方法其数据更加客观,但部分关键参数的取值仍然依靠现场经验。  [结论]  因此没有一种方法可以在任何条件下都能够准确预测单桩基础的自沉量,因为地层的水平变化、单桩下沉速度、施工步骤等都会对单桩自沉有影响。为了能够准确评估单桩自沉,保证顺利施工,实际项目中需采用多个方法综合对比,最终确定适合项目的施工方案。     

海上风电大直径单桩自沉与溜桩分析

目的 为了能够更加准确、快捷地预测海上大直径单桩的自沉深度,降低施工风险,分别采用了基于设计参数的方法和基于CPT原位测试的方法进行分析计算并根据现场实际施工数据进行初步分析。 方法 通过API推荐的桩基承载原理,利用现场沉桩数据,结合误差分析,将理论计算结果与实际沉桩数据进行比较,修正设计输入参数。 结果 分析结果表明：计算粘土的自沉与溜桩分析过程中,折减强度系数$ {S}_{\mathrm{r}} $的不同,对沉桩预测差异很大;同时,自沉过程与溜桩过程折减强度系数$ {S}_{\mathrm{r}} $的选取不同。 结论 通过对比分析,得到了广东沿海海域粘土强度折减系数$ {S}_{\mathrm{r}} $取值范围,可以为后面海上沉桩作业提供设计参考,此外,研究发现利用CPT数据能够更好地预测自沉和溜桩现象。     

考虑桩周土体的海上风电大直径单桩变径体系1阶频率研究

海上风电大直径单桩体系1阶频率对风电结构的设计和使用至关重要。为研究以上问题,以4 MW风力机为例根据场地实测土层参数,分别建立未考虑环境水体和考虑环境水体的3种有限元模型,利用激振法测出以上有限元模型的1阶频率并发现:考虑桩周土体后体系1阶频率增大,环境水体对体系1阶频率影响较小。针对以上现象提出一种考虑桩周土体的海上风电大直径单桩变径体系1阶频率量化方法。新方法计算结果与有限元方法计算结果对比表明:2种方法计算结果具有一致性,在初步设计时可利用新的量化方法。     

统一硬化本构在海上风电大直径单桩桩-土分析中的应用

[目的]文章旨在推动海上风电基础的优化设计,将理论更加完善,模拟结果更加符合实际的高级岩土本构模型推广至实际工程应用。[方法]首先介绍了一种高级本构模型：UH模型（Unified Hardening model,统一硬化本构模型）的理论框架,随后对其进行了面向实际工程应用需求的修正,最后将修正后的模型应用在大直径单桩桩-土分析中,并对结果进行了宏观和单元层面的分析以验证其有效性与实用性。[结果]经过修正和验证,得到了适用于实际工程问题的UH＿G0模型。该模型将原始UH模型中的参数“初始孔隙比”替换为“超固结比”;并引入Andersen经验公式,将剪切模量与本构参数κ解耦,显著提升了原始UH模型的初始剪切刚度,使得UH模型对变形（刚度）敏感的边值问题具有适用性。[结论]UH模型作为理论框架清晰,参数物理意义明确的高级本构模型具有较好的实际工程应用潜力。研究进行的面向工程设计需求的两项修正是必要的,二者分别提高了UH模型实际应用于边值问题的便捷性和初始刚度计算的准确性。修正后的UH＿G0模型在有限元模拟过程中表现出对实际工程问题良好的有效性与实用性。     

海上大直径单桩基础沉桩施工关键技术研究

[目的]随着我国海上风电开发的迅速发展,近海风电场常采用无过渡段大直径钢管桩结构作为风机基础,该基础形式的应用避免了有过渡段单桩的不利因素,但主要难点在于施工装备要求高、单桩垂直度控制难度大.[方法]文章以采用了大直径单桩基础的广东某海上风电工程项目为例,重点阐述了海上风电大直径无过渡段风机单桩基础沉桩的施工方法和要点...     

基于实测数据的海上风电大直径桩p-y 曲线研究

对砂土的小直径桩实测p-y(水平抗力-水平位移)曲线进行分析计算。分析桩土参数对实测p-y曲线的影响,并选用合理的标准化参数对各p-y曲线进行归一化,选用双曲线拟合归一化曲线。分析目前土体极限抗力的研究成果,选取合理的双曲线模型参数。由双曲线模型推得大直径(4~6 m)单桩的实测p-y曲线,通过软件ABAQUS和SACS对实例进行对比分析,证明双曲线模型以及参数选取的有效性及适用性。由双曲线模型得到的大直径p-y曲线形式简单,同时计算过程较简化。通过参数的选取,可充分考虑桩径和施工效应等因素的影响,普适性较好,可广泛用于工程中水平受载海上风电基础大直径桩的p-y曲线分析。     

海上风电大直径钢管桩水平受荷工况试验研究

海上风电大直径管桩在服役期间常遭受水平冲击荷载工况。现行API规范不符合大直径管桩水平冲击荷载工况,其p-y曲线需要复核。为保证结果的可靠性,依托福建平潭某海上风电建设项目,开展海上大直径钢管桩现场水平加载试验,对桩基础在复杂地层条件下受水平荷载的工况进行了p-y曲线分析,研究结果可为水平受荷工况大直径钢管桩的设计和施工提供参考。     

福建某海上风电场项目大直径单桩打入性分析研究

近几年随着国内海上风电建设大军的不断摸索与尝试,大直径的钢管单桩基础结构在海上风电项目中的应用越来越多。由于福建特有的地质情况,大直径单桩沉桩可行性分析被重点关注。精确的可打入性分析可直接判断大直径基础的可行性,可为桩锤选型提供参考,还可为沉桩施工控制给予明确的风险指标,大直径单桩的打入性分析已成为单桩设计必不可少的环节。通过已有试桩工程沉桩数据拟合出打入性分析的主要影响参数,再通过得到的分析参数进行大直径单桩打入性分析,总结打入性分析过程及要点,为单桩沉桩分析提供重要的参考依据,对其他海上风电沉桩施工分析有一定的指导意义。     

海上风电机组大直径嵌岩单桩基础结构设计关键参数的研究

以海上风电机组大直径嵌岩单桩基础为研究对象,依据广义H-B强度准则和地质强度指标GSI,通过数值模拟的方法分析大直径嵌岩单桩基础的敏感性参数对其承载能力的影响。研究结果表明:岩石的弹模E超过3.16 GPa时,随着E的增大,桩身变形相应变小,但变小趋势减缓;随着嵌岩单桩基础入岩深度增加到一定值时,单桩的水平承载力趋于稳定;钢管桩桩身壁厚的增加对提升其刚度会产生显著的边际效应,桩身壁厚越厚,钢管桩变形越小,且此趋势逐渐减缓。     

大连海上风电单桩抗冰锥结构灌浆施工研究

[目的]抗冰锥结构是北方海上风电单桩基础结构的特有结构.抗冰锥结构的安装施工是单桩基础施工的重点和难点之一,灌浆连接技术通过装配化施工方式成功解决这一难题.大连某海上风电项目在国内首次采用单桩抗冰锥结构.[方法]以该项目抗冰锥灌浆施工的工程实践为依托,研究总结单桩抗冰锥灌浆施工关键技术,内容包括安装准备、灌浆材料选择、...     

基于小应变硬化土体模型的大直径单桩海上风力机结构位移响应研究

首先基于能量守恒原理,研究建立风速和浪高的函数关系式,通过该公式和Stokes五阶波理论计算额定风速下海上风力机结构所受浪流荷载并利用脉动风理论计算额定风速下脉动风荷载,其次以4 MW风力机为例,基于正交试验方法和HSS土体本构模型建立有限元模型进行数值计算分析,结果表明:水深小于19 m且符合Stokes五阶波理论的...     

风冰联合作用下大型单桩海上风电机组动力特性

考虑风荷载与冰荷载联合作用对大型单桩海上风电机组的影响,基于IEA 15 MW超大型单桩海上风电机组,采用一体化分析软件Openfast建立风冰联合作用下大型单桩耦合数值模型,开展超大型单桩海上风电机组在风冰联合作用下的动力响应分析。探究不同加载时长、冰激振动模型以及疲劳损伤组合方法对大型单桩海上风电机组的动力响应规律。计算结果显示：不同冰载数值计算模型塔基与泥面线载荷的计算结果差别较大,泥面线受冰荷载影响较大,同时泥面线位置较塔基位置承受更大的疲劳损伤,应重点关注。采用不同的荷载组合方向进行泥面线与塔基位置的疲劳损伤估计时,计算结果较风冰联合作用下疲劳损伤相对误差较大。因此,宜采用风冰联合加载的方法进行大型单桩海上风电机组的动力响应模拟,进而开展超大型单桩海上风电机组的疲劳损伤估计。     

海上风电单桩基础结构设计关键问题探讨

正从上个世纪90年代起,欧洲人已经开始着手海上风电的研究工作,截止2013年欧洲海上风电的装机容量已达6500MW,在技术上已经相对成熟。国内的海上风电起步较晚,目前仅建成一个真正意义上的海上风电项目上海东大桥海上风电场,经验积累及技术研究比较少。海上风电与陆上风电最大的不同在于基础的不同,基础成本约占整个海上风电场投资的25%,因此降低基础成本有利于提高整个风电场的经济性,推动海上风电的发展。     

GRLWEAP程序在海上风电桩基工程中的应用

基于福建某海上风电场四桩导管架基础 钢管桩沉桩实例,利用GRLWEAP程序以波动理论方程为基础,进行桩基承载力分析和可打入性分析,并深入分析水上打桩水下送桩工艺对沉桩效果的影响,建立了一套适用于海上风电深水厚粘砂土条件桩基工程中选用打桩锤型号及施工锤击能量的方法.实践证明分析结果与实际沉桩匹配,对类似工程具有一定的指导...     

海上风电大数据发展研究

  [目的]  海上风电已成为全球可再生能源发展的研究热点,虽然前期取得了显著成绩,但勘测设计、建设管理、运行维护、技术创新、产业融资等方面还不太成熟,技术创新是解决以上问题主要途径。其中,大数据技术已经成为提升海上风电的可靠性和电力质量,降低运维成本的至关重要的一环。  [方法]  基于大数据技术探讨了海上风电大数据的价值与意义。  [结果]  以广东省海上风电大数据中心建设为例,提出了海上风电大数据的总体框架和主要任务。  [结论]  海上风电大数据发展对充分发掘广东省海域风能资源,推动广东省海上风电产业发展,促进能源结构优化转型和节能减排提供了有力支撑。     

海上风电超长钢管桩试桩关键技术浅析

  [目的]  在海上风电工程中,为进一步优化桩基设计,同时为大范围沉桩作业提供施工参数资料,必须要进行海上试桩。近年来,随着海上风电机组装机容量不断增大,且海上风电场离岸越来越远,为满足设计承载要求,海上风机基础桩基设计长度不断增加。与普通试桩相比,海上超长钢管桩在试桩过程中存在诸多不同。为保证海上超长钢管桩试桩达到预定目标,  [方法]  作者对海上试桩中的关键技术进行了深入讨论。首先讨论了海上超长钢管桩试桩的试验项目设置,  [结果]  明确了合理的试桩顺序;其次对海上超长钢管桩试桩中基准桩设置、反力装置、沉桩施工、冲刷监测、试桩保护和桩身传感器保护等关键技术进行详细分析,  [结论]  对今后海上超长钢管桩试桩工程有指导意义;最后对海上试桩工程未来的发展进行展望及总结。     

海上风电导管架群桩施工技术的研究应用

  [目的]  由于目前我国海上风电工程尚未推广应用导管架群桩结构形式基础,还没有导管架群桩基础施工的成熟技术,为了填补该项施工技术空白,也为了解决国内首例导管架四桩型式基础在珠海桂山风电项目的桩基定位控制难题和倾斜度控制难题,特对该项工艺技术进行了探索研究。  [方法]  针对珠海桂山海上风电项目的特殊水文、地质和风浪等海况进行了分析,反复推敲国际案例,研究定位测量技术,邀请行业专家论证,最终设计出了一套导管架四桩基础空间位置精确定位、倾斜度精确控制、水下多点对接安装的关键成套技术,并设计了一套桩基施工工装用以辅助群桩施工。  [结果]  该套技术方案功能包括双层导向架着床精确定位调平、下层导向架插桩限位、双层液压千斤顶联动调整钢桩倾斜度和RTK GPS搭配全站仪测控系统实时追踪指引导管架与水下桩基多点对接安装,已成功地应用于广东珠海桂山海上风电示范项目,优化了设计工序,高效率、高质量、高精度地完成了全部导管架四桩基础的施工,为整个风电场项目的快速推进争取了更多的宝贵时间,为项目后续风机安装、海缆敷设和并网发电等工作的快速展开做好了准备。  [结论]  该套技术实现了海上风电导管架群桩型式基础在国内由理论研究转换为工程实践的重大突破,解决了导管架群桩型式基础在海上风电工程的精确成桩技术难题,为后续海上风电场导管架群桩基础技术的推广应用作了技术储备和经验推广。     

海上风电大数据分析技术及应用前景初探

正大数据技术的战略意义不在于掌握庞大的数据信息,而在于对这些含有特定意义的数据进行专业化处理。换言之,假如把大数据比作一种产业,那么这种产业实现盈利的关键,在于对数据正确的加工处理能力,通过加工处理实现数据的增值。这些增值数据将有可能助力高效的行政管理,支持企业内部精细化管理,催生相关行业的业务发展乃至企     

生态系统理念在海上风电项目管理中的应用研究

  [目的]  中国海上风电行业已迈入快速发展期,如何创新项目开发管理模式,有效应对海上风电造价高、界面多、工期长等问题,实现成本降低、效能提升,是推动海上风电行业健康快速发展的重要保障。  [方法]  通过将生态系统理念应用到海上风电场项目开发建设和运营管理中,探索构建海上风电场生态系统,以搭建风电场神经网络为核心,提高整体关联效能,实现最优开发目标;利用层次分析法对系统影响因子权重进行定量分析。  [结果]  通过海上风电场生态系统的构建,使海上风电场具备信息快速的收集、存储、共享、分析和反馈调节功能,降本增效,提升风电场稳定性。  [结论]  生态系统的引入为海上风电项目的开发管理和提供了新的思路,借助人工智能技术等前沿科技的发展,海上风电场生态系统也将不断完善和广泛应用。     

海上风电单桩基础地基加固技术研究

目的  在以“双碳”为目标的能源政策导向下,海上风力发电作为一种新型的能源技术,得到了广泛的应用,并且在中国迅速发展。单桩基础是海上风电中最经济、应用最广泛的基础。为解决单桩基础的变形及冲刷保护问题,提出了一种地基加固技术,并对该加固技术进行研究分析,给出加固方法的依据。 方法  针对桩基地基加固技术进行方法研究论证,通过针对加固技术路线及工艺研究,选取一种适合于海上施工的地基加固技术,并采用数值分析方法针对加固效果及加固影响范围进行详细分析。 结果  结果表明：在1.15倍荷载下,采用地基加固的单桩基础的水平承载力提升15%以上,通过地基加固可以适用于更大容量的机型。本分析案例中,当地基加固深度、水平范围都达到8 m时,加固深度方向范围的土体比加固平面方向范围的土体获得的收益更大。 结论  利用水泥土加固的技术方案经数值分析验证可靠,对单桩承载能力提升显著,且加固范围合理经济,可为后续海上风电实际工程单桩地基加固技术的应用提供借鉴。