海上风机基础阴极保护设计与应用

海上风机基础是海上风电场风机的重要支撑结构,也是保证风机正常运行25年的重要结构。海上风机基础具有设计寿命长、投资大、检测和维修难度高的特点,因此必须采取有效的防腐措施保证其能长效安全地服役。结合南海某海上风电工程项目,详尽地研究和论述了海上风机基础阴极保护的关键环节、合理有效的设计和布置方案,对阴极保护技术在海上风电领域的设计与应用具有一定的指导意义。     

台风区海上风电基础结构设计可靠度初步分析

  [目的]  广东省是台风多发地区,但是目前无论是海上风机支撑结构设计国际标准还是我国即将发布的规范都没有明确考虑台风的影响,目标可靠度(失效概率)是未知的。另外,我国规范对不同荷载采用了不同的分项系数,不便于一体化设计的实施。  [方法]  比较了即将发布的海上风机基础设计规范和国际标准的异同,并分析了在不同荷载效应变异系数、效应比和相关系数的情况下我国规范的目标可靠度,以及基于给定的目标可靠度,计算分项系数在上述不同情况下的取值选择。最后,给出了计算等价单一荷载效应分项系数的方法。  [结果]  结果表明:相同的分项系数和组合系数在不同的情况下目标可靠度变化较大,随着变异系数从0.2增大到0.6,可靠度指标将降低0.5～1.0。  [结论]  建议根据《工程结构可靠性设计统一标准》选择3.2为目标可靠度,分项系数和组合系数根据当地不同的环境条件确定。     

软土地基中嵌岩桩嵌岩深度探讨

软土地基本质上是一种基础土壤,由自然含水量大,空隙率大,承载能力低,污泥量少的污泥沉积物组成。为了提高建筑的安全性,当下部基岩条件较好时,推荐使用嵌岩桩。特别是近年来,嵌岩桩引起了国内外研究者的关注。其原因在于许多研究人员对岩石深度的选择以及岩石深度对嵌岩桩承载力的影响有不同的看法。在这方面,结合自己的经验提出了最佳的岩石深度,并没有最大的岩石深度可供参考。     

海上风电嵌岩桩水平承载力特性数值模拟研究

[目的]主要对海上风电嵌岩桩的桩基尺寸与竖向荷载等因素对其水平承载特性的影响进行研究.[方法]文章采用有限差分的数值方法,基于一处现场试验建立数值模型并进行参数分析.[结果]结果表明:嵌岩桩基存在一个临界嵌岩长度(长径比),桩基尺寸的改变会影响桩-岩的相对刚度,进而使临界嵌岩长度随之改变,随着桩径的减小,嵌岩桩临界嵌岩...     

桁架式支撑结构海上风电机组研究

本文基于国际能源署(IEA)课题30"海上风电机组动态学仿真软件和模型的比较"项目第一阶段桁架式支撑结构的海上风电机组仿真结果,针对海上风电模型复杂的特点,给出桁架式支撑结构细节,研究用BladedV3.80建立桁架式支撑结构的海上风电机组模型。与其他软件建立的模型比较质量和模态,验证海上风电机组的模型。     

海上风电筒型基础建造期风险分析研究

以中国某海上风电场筒型基础为研究对象,识别其建造期的风险源,并建立风险指标体系,然后基于改进的模糊故障树方法量化筒型基础建造期的整体风险发生概率,并与单桩基础结果进行对比。研究结果表明：筒型基础及单桩基础结构建造期的风险发生概率分别为3.21×10^-3、9.47×10^-3。依据DNV规范规定的失效频率等级可知,海上风电筒型基础及单桩基础结构建造期的风险等级均为高风险,但单桩基础的风险概率明显高于筒型基础,高约66.10%,筒型基础建造期的风险更低,工程实用性强。     

某海上风电场风电机组基础的施工设备配备方案研究

风电机组基础施工时的施工设备配备是海上风电场建设中的重要内容。在海上风电场风电机组基础的实际施工过程中,必须根据风电机组基础的形式、尺寸、重量等多方面因素,配置合理的施工设备,以保证风电机组基础的顺利施工。以广东省某海上风电场项目为例,分析了该项目中单桩基础施工及导管架基础施工所需配置的施工设备,可为后续海上风电场风电机组基础的施工设备配备提供参考。     

海上风电机组基础施工过程中噪音消减方法浅析

结合欧洲海上风电场建设经验,本文介绍了多种常见降低噪音的方法。通过工程实例,结合海上风电机组钢结构基础施工特点,采用多种方法相结合进行噪音消减,最大程度上降低海上风电机组钢结构基础施工对海洋生物的危害。     

海上风电重力式基础应用与施工研究

该文重点介绍重力式基础结构,详细介绍了重力式基础结构的型式与特点,结合重力式基础在国内外的应用情况与前景,说明重力式基础研究的必要性。另外,详细介绍重力式运输、海床预备及安装等施工经验与研究方向,为我国海上风电重力式基础的设计和施工提供参考。     

珠海桂山海上风电场风电机组基础设计

珠海桂山海上风电场是我国南海第一座大型的海上风电场,其风机基础同时具有海洋结构工程、高耸结构基础、动力设备基础和复杂软弱土地基基础四种显著工程特性,地基基础设计成为该工程的关键技术难题之一。介绍了该工程风机塔基础设计内容,重点分析了海洋土参数与桩土相互作用、风机基础结构耦合分析、频率窗口问题、基础结构疲劳分析、防腐设计、灌浆分析等基础设计关键技术。     

某近海风电场风机基础选型设计

目的  自2022年起,海上风电的国家补贴将全面退出。海上风电机组基础是风电机组的支撑结构,对海上风电场的安全运行起着至关重要的作用。在平价上网、“30·60”双碳目标和国家“十四五”能源规划等政策的指导下,合理地选择、设计海上风电机组基础,是海上风电场降本增效的有效手段。 方法  文章以某近海风电场风机基础选型设计为例,综合国内海上风电场的建设经验,进行基础型式比选;首先选择单桩基础、导管架基础和高桩承台基础3种基础型式进行初选,然后结合该近海风电场的海洋水文和地质条件,分析不同风机基础型式的适用水深及优缺点,从结构安全性、施工可行性、工期及工程经济性等方面进行了综合比选。 结果  研究表明：风机基础型式的选择与水深、土层地质条件、风电机组固有频率、施工安装设备能力、施工工期、工程造价等几个因素有关。单桩基础结构型式优良、施工可行、工期最短、经济性最优,优势明显。 结论  推荐该近海风电场风机基础采用单桩基础方案。     

海上风机导管架基础灌浆连接段受力分析

开展近海风电导管架基础的灌浆连接段受力分析,对于理解其传力机制与受理机理、保证海上风机支撑结构的安全性能、优化设计等方面具有重要的理论与现实意义。首先利用DNV规范对影响灌浆连接段性能的因素开展参数敏感性分析,再运用有限元软件对导管架基础的灌浆连接段进行模拟,该软件能有效模拟浆体与钢管壁的接触以及浆体的本构关系。根据规范进行的参数敏感性分析,得出一些重要规律和结论,便于工程设计人员更好地理解先桩法导管架基础灌浆连接段的受力特点,选择合适的参数用于灌浆连接段设计,再依据数值模拟,确定导管架基础灌浆连接段设计的可靠性。     

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。     

海上风机单桩基础桩形影响因素分析

  [目的]  随着大直径单桩基础建造与施工能力的日益进步,单桩基础型式的应用正向更大水深发展,需要研究深水海域单桩基础不同桩形的优缺点,为同类工程提供参考。  [方法]  按高中低三种锥段位置,对广东阳江某海上风电场的单桩基础机位参数进行分组统计,分析其中的桩形选用规律。  [结果]  分析表明:高锥段大桩径设计会导致风机疲劳荷载偏高,机位浅层土中砂土和黏土的比例及具体力学指标决定了最佳桩形的锥段位置。  [结论]  通过对比研究:发现降低锥段是降低大桩径机位疲劳荷载的最佳方法,砂土含量高且内摩擦角较大的机位可通过提高锥段减小桩径,而黏土含量高地质偏软的机位则适用较低锥段的桩形。提出用单桩最优解的泥面刚度矩阵行列式大小来衡量机位的地基刚度水平,并分析了地基刚度水平与基础钢料量的关系。     

Seismic Centrifuge Modelling of Offshore Wind Turbine with Tripod Foundation

The development of offshore wind energy is fast as it is clean, safe and of high efficiency. The harsh marine environment raises high demand on the foundation design of offshore wind turbine. Earthquake loading is one of the most significant factors which should be considered in the design phase. In this paper, a group of earthquake centrifuge tests were conducted on a physical wind turbine model with tripod foundation. The seismic responses of both wind turbine model and foundation soil were analyzed in terms of the recorded accelerations, pore water pressures, lateral displacements and settlements. The results were also compared with those measured in the previous research on mono-pile foundation. It is demonstrated that the tripod foundation can provide better resistance in the lateral displacement and structural settlement under earthquake loading.     

海上风机基础设计中的破波力计算

海上风机基础设计中的关键环境载荷之一为波浪荷载。主要介绍了国内外规范关于直立桩柱上破波力的计算方法,通过对相同参数下破波力计算结果的比较和分析,给出了选用破波力计算方法的建议。     

冰区海上风机基础设计中的冰荷载研究初探

冰荷载参与组合的工况往往成为冰区海上风机基础设计的控制工况。通过对冰荷载计算方法、冰激振动研究、冰振疲劳分析和抗冰结构设计的相关介绍,明确了海上风机基础设计中开展冰荷载研究的必要性,为海冰作用对基础设计的影响评估提供了理论依据和技术路线指导。     

Haliade-X Offshore Wind Turbine

正According to John Lavelle,CEO offshore Wind at GE Renewable Energy,the prototype GE Haliade-X offshore wind turbine has produced the most recent record of 312 MWh of electricity in a single 24-hour period.This prototype GE Haliade-X offshore wind turbine is installed in the Dutch city of Rotterdam,and started producing its first power in November 2019. Since then,it has set several world records.The latest record of 312 MWh was made after the prototype was optimized to operate at a 13 MW power output.     

海上风机单桩基础疲劳影响因素分析

  [目的]  为提高评估海上风机单桩基础疲劳寿命准确性,重点探讨了影响海上风机单桩基础疲劳寿命计算的影响因子。  [方法]  首先利用简化梁单元模型与局部有限元模型模拟了某工程的单桩基础结构,其次结合波浪谱疲劳方法对单桩基础由波浪载荷造成的疲劳强度进行了评估,最后分别计算并讨论了传递函数、波浪理论和局部开孔的结构形式对风机基础疲劳损伤的影响。  [结果]  分析结果表明:传递函数和局部开孔的结构形式对钢管桩结构的疲劳强度影响显著。  [结论]  所提计算方法和分析结果是正确并有效的,可为实际应用提供指导。     

一种新技术在海上风机基础冲刷防护的应用研究

  目的  随着我国海上风电开发的迅速发展,大直径单桩基础得到广泛应用,基础冲刷情况也日益严峻,选择合理适用的防冲刷方案对风电场长周期安全稳定运行、保证经济效益具有重要意义。  方法  通过某海上风电项目运行一年后大直径单管桩基础出现严重冲刷现象引出问题,对桩基础冲刷原理、目前国内外常规采取的防冲刷方案进行了概述,对某海上风电项目采用淤泥固化方案进行桩基础防冲刷试验的原理、参数、方案、工程实施进行了详述。  结果  通过对试验桩位长达两年的多次扫测、潜水员下水探摸,基本确定淤泥固化土层与桩身结合紧密、覆盖完整、试验效果良好。  结论  淤泥固化这种新型材料在海上风电基础的防冲刷应用具有一定的借鉴、推广意义。