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海上风电大尺度筒型基础调平研究

海上风电大尺度筒型基础调平研究

作者：于瑞天津大学

学位级别：硕士

随着绿色能源的开发与利用,风能发电行业在我国得到了快速的发展,海上风力发电正处于发展初期阶段。大尺度筒型基础作为一种新型海上风电基础形式,有着很强的优势相比传统的风电基础。但是其施工过程或者使用过程有可能发生轻微倾斜,为... 详细信息

随着绿色能源的开发与利用,风能发电行业在我国得到了快速的发展,海上风力发电正处于发展初期阶段。大尺度筒型基础作为一种新型海上风电基础形式,有着很强的优势相比传统的风电基础。但是其施工过程或者使用过程有可能发生轻微倾斜,为保证风机的正常运转,需要对大尺度筒型基础进行调平工作。为此,本文针对大尺度筒型基础的结构形式以及受力特点提出了一些调平的施工工艺,根据施工过程以及使用过程中对各个施工方法进行比较,提出了一种注浆调平的施工方式。为研究大尺度筒型基础调平过程中的受力机理,对大尺度筒型基础的承载能力进行了受力机理的研究。为实现大尺度筒型基础调平过程的数值模拟工作,本文介绍了相关的有限元计算理论,并引出借助有限元计算软件ABAQUS对大尺度筒型基础的调平过程进行数值模拟,同时也介绍了ABAQUS计算的原理以及相关模型参数的确定方法。为模拟调平过程,确定了大尺度筒型基础的初始倾斜状态为1°,采用分级加载方式,模拟了大尺度筒型基础的调平过程,从而得到基础结构、内部分仓板、地基土的应力应变等因素的变化规律,又针对不同基础埋深的情况分别进行了调平模拟,并得出了大尺度筒型基础调平的变化规律,为以后的实际工程提供一定的参考价值。

关键词：海上风电大尺度筒型基础基础调平数值模拟

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海上风电大尺度筒型基础传力体系优化设计

海上风电大尺度筒型基础传力体系优化设计

作者：翟少华天津大学

学位级别：硕士

近年来,风能作为一种新型可再生的清洁能源,已经越来越受到世界各国的重视。建造海上风电场,开发利用海上风能已经成为国际风力发电发展的大方向。其中风机基础部分的选型和设计,是整体风机建立的关键环节。与现有的海上风电传统筒型基... 详细信息

近年来,风能作为一种新型可再生的清洁能源,已经越来越受到世界各国的重视。建造海上风电场,开发利用海上风能已经成为国际风力发电发展的大方向。其中风机基础部分的选型和设计,是整体风机建立的关键环节。与现有的海上风电传统筒型基础相比,新型筒型基础——大尺度筒顶承载式筒型基础凭借其特有的宽浅式筒顶承载模式和更大的承载能力已经越来越受到关注。对现有的筒型基础结构的合理优化可以让各个部分之间更有效地发挥作用,同时为降低结构工程建造成本提供保障,必将会对实际工程产生良好的现实指导意义。本文以江苏启东海域正在兴建的海上风电项目为背景,首先从承载力方面对直线型筒基和弧线型筒基两种基础进行结构形式选型优化,确定了弧线型筒基为更安全的和承载性能更好的筒基形式。之后以大尺度海上风电筒型基础为研究对象,运用建筑工程结构优化的一般理论与方法,通过大型有限元软件ABAQUS,对初始结构各个主要受力部分建立多种试算模型并进行了优化调整。首先,根据初始结构的有限元模拟结果确立了主要受力和优化部分——基础结构弧形过渡段,筒顶盖区域和主梁构件区域。优化调整过程中,根据计算结果对各段结构内钢绞线或者钢筋在整体承载体系中的受力传力作用进行分析,然后根据其对整体结构的抗拉抗压作用,提出几种可能的优化调整方法,对每个可能的优化方案建立试算模型。根据试算模型有限元计算结果,分析提出的几种调整改变形式对于整体承载体系的传力受力影响的大小,以最大化节省材料用量和节约成本为目的,最终提出合理的优化调整方案。

关键词：大尺度筒型基础传力体系优化设计有限元分析

海上风电大尺度顶承式筒型基础承载力特性有限元分析

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工程力学 2013年第6期30卷 124-132页

作者：丁红岩翟少华张浦阳天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

与现有的海上风电传统筒型基础相比,新型筒型基础——大尺度筒顶承载式筒型基础凭借其特有的宽浅式筒顶承载模式和更大的承载能力已经越来越受到关注。所以,合理地建立此类新型筒基基础的极限承载力和地基的破坏包络面,分析其承载特性,... 详细信息

与现有的海上风电传统筒型基础相比,新型筒型基础——大尺度筒顶承载式筒型基础凭借其特有的宽浅式筒顶承载模式和更大的承载能力已经越来越受到关注。所以,合理地建立此类新型筒基基础的极限承载力和地基的破坏包络面,分析其承载特性,对于该基础结构设计和实际应用过程中的安全性和稳定性研究起着重要的作用。通过大型有限元软件ABAQUS,利用位移加载控制方法﹑Swipe试验加载方式和荷载-位移联合控制搜索方式,对5MW海上风机大尺度筒型基础的两种典型形式进行承载力特性弹塑性分析和对比,得出在单方向荷载单独作用下,弧线型筒型基础的极限承载力比直线型高出6%~8%,在荷载组合作用下,弧线型筒基比直线型有更广泛的三维破坏包络面,即弧线型筒基在各个方向上的极限破坏值,都要比直线型的要大,表现出更好的承载性能;同时对两种大尺度筒型基础的破坏模式进行分析。研究结果为进一步的基础结构选型和优化设计提供参考依据。

关键词：大尺度筒型基础承载力特性破坏包络面等效塑性应变有限元分析

近海浅滩地区大尺度海上风电筒型基础在风荷载作用下的响应

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天津大学学报 2013年第2期46卷 121-126页

作者：丁红岩郭卫波张浦阳乐丛欢天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 天津大学建筑工程学院天津300072 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300072

把现场实测的加速度时程转换为实际荷载作用在模型中,把风速时程转化为风荷载,用ABAQUS有限元软件分析了基础和土体在荷载作用下的响应,比较了风荷载和塔架涡激振动等其他因素分别对实际荷载的贡献;主要研究了沉降的发展和基础及周围土... 详细信息

把现场实测的加速度时程转换为实际荷载作用在模型中,把风速时程转化为风荷载,用ABAQUS有限元软件分析了基础和土体在荷载作用下的响应,比较了风荷载和塔架涡激振动等其他因素分别对实际荷载的贡献;主要研究了沉降的发展和基础及周围土体应力在不同时程内的变化,以及加载结束后土体内的等效塑性区等影响区域的情况,通过变化土质参数(土体密度、弹性模量、黏聚力和内摩擦角等),考察了筒型基础在不同土质中荷载作用下的反应情况.研究表明:随着加载的持续,土体中的应力值逐渐增大,基础周围的土体会产生马鞍形的沉降,土体中的等效塑性区产生在基础底部距筒底端约2倍筒高处,土体的强度越大,筒的沉降越小其对周围土体的影响范围也越小.

关键词：大尺度筒型基础数值分析风荷载等效塑性区沉降

海上风电大尺度预应力筒型基础结构预应力优化设计

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天津大学学报 2012年第6期45卷 473-480页

作者：丁红岩于瑞张浦阳乐丛欢天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 天津大学建筑工程学院天津300072 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300072 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室大连116023

应用于海上风电工程中的大尺度筒型基础为钢筋混凝土结构,中间的弧形过渡段为塔筒和筒基之间的传力过渡段,因而对其传力性能和防腐性能有着较高的要求.为优化大尺度筒型基础过渡段的传力性能和防腐性能,对基础上部弧形过渡结构施加预应... 详细信息

应用于海上风电工程中的大尺度筒型基础为钢筋混凝土结构,中间的弧形过渡段为塔筒和筒基之间的传力过渡段,因而对其传力性能和防腐性能有着较高的要求.为优化大尺度筒型基础过渡段的传力性能和防腐性能,对基础上部弧形过渡结构施加预应力.借助有限元软件ABAQUS,对施加有预应力的大尺度筒型基础结构进行数值模拟分析.在极限荷载、交变荷载及相同的边界条件下,在弧形过渡结构上作用不同大小的有效预应力,计算各种情况下的弧形过渡结构和基础环梁受力特征,通过其主拉应力、主压应力的峰值以及主拉应力大于2,MPa的分布区域来分析结构受力性能.经过计算分析可知:弧形过渡结构在有效预应力增加到800,MPa时,继续增大预应力值,过渡结构抗裂性能趋于稳定;基础环梁在作用600,MPa有效预应力情况下,其抗裂性能最佳.在基础预应力设计中,应综合考虑两部位的受力变化趋势.有限元模拟的是有效预应力,在实际工程中,除考虑各种预应力损失外,应适当增加张拉控制应力.

关键词：大尺度筒型基础预应力数值模拟海上风电

大尺度海上风电筒型基础在风荷载下的响应研究

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太阳能学报 2013年第12期34卷 2108-2114页

作者：张浦阳熊康平丁红岩郭卫波乐丛欢天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300072 天津大学建筑工程学院天津300072

用ABAQUS有限元软件分析大尺度海上风电筒型基础在风荷载作用下的响应,通过改变土质参数(土体密度、弹性模量、粘聚力和内摩擦角等)和荷载幅值,主要研究沉降的发展和周围土体的反应。研究表明:土体的强度越大,筒的沉降及其对周围土体的... 详细信息

用ABAQUS有限元软件分析大尺度海上风电筒型基础在风荷载作用下的响应,通过改变土质参数(土体密度、弹性模量、粘聚力和内摩擦角等)和荷载幅值,主要研究沉降的发展和周围土体的反应。研究表明:土体的强度越大,筒的沉降及其对周围土体的影响范围越小;荷载幅值越大,筒的沉降及其对周围土体影响范围越大,在土体强度和荷载幅值两个影响因素中,荷载幅值的影响更为明显。在加载过程中早期阶段,土体不会沉降,但其影响区域明显,随荷载幅值的逐渐增大,筒周围的土体会产生凹形沉降;后期阶段,筒逐渐沉降,土层逐渐固结,随着已发生沉降的土的固结和筒的沉降,筒与土的相对运动最终将达到一个稳定的阶段。地基土及筒型基础在水平循环荷载作用下的累积变形与蠕变过程相似。

关键词：大尺度筒型基础数值分析风荷载沉降影响区域蠕变