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海上风机基础极限状态分析及规范对比研究

船舶工程 2019年第S1期41卷 403-405,419页

作者：李红有周全智迟洪明吴永祥龙源(北京)风电工程设计咨询有限公司北京100034

以某海上风电场单桩风机基础为例,首先采用海上风电基础设计计算软件FDOW和海洋工程结构分析与设计软件SACS分别对其基础结构建立有限元模型,并根据DNV GL相关规范要求,进行极限状态组合和分析。将不同软件计算的各土层p-y曲线和桩体弯... 详细信息

以某海上风电场单桩风机基础为例,首先采用海上风电基础设计计算软件FDOW和海洋工程结构分析与设计软件SACS分别对其基础结构建立有限元模型,并根据DNV GL相关规范要求,进行极限状态组合和分析。将不同软件计算的各土层p-y曲线和桩体弯矩值分布进行对比。最后,采用多种规范如API-LRFD(荷载与抗力分项系数)、ISO19902(质量体系生产安装和服务的质量保证模式)以及GB 50017(钢结构设计规范)等对桩体结构进行校核与对比,得到的结论可为海上风机基础结构设计提供参考。

关键词：海上风机基础单桩基础极限状态规范校核

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海上风机基础水下灌浆连接段受力性能研究

海上风机基础水下灌浆连接段受力性能研究

作者：西文喜中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

灌浆连接段因为其具有耐腐蚀性强、承载力高、施工操作方便等优点,在海上风电基础连接上有很好的发展前景。可是随着风电场使用时间的增加,许多正常运行的海上风电场中出现了大量的滑移破坏,促使许多机构对灌浆连接段的设计展开了一系... 详细信息

灌浆连接段因为其具有耐腐蚀性强、承载力高、施工操作方便等优点,在海上风电基础连接上有很好的发展前景。可是随着风电场使用时间的增加,许多正常运行的海上风电场中出现了大量的滑移破坏,促使许多机构对灌浆连接段的设计展开了一系列的研究,为剪力键的设计使用提供依据。尽管海上风电灌浆连接段的工程实践和科学研究有了一些成果,但是仍然存在着许多不足之处,本文针对灌浆连接段现阶段研究中仍然存在的一些问题进行了相应的研究。主要内容如下:（1）通过试验与ABAQUS塑性损伤模型模拟结果对比的方法,验证了塑性损伤模型模拟灌浆料的适用性。并通过试验验证了先桩法导管架灌浆连接段数值模型的可靠性。针对正常运行工况和极端工况两种实际情况,对剪力键不同间距、高度、宽度下的位移及应力情况进行分析,对剪力键的尺寸及布置情况进行了优化。（2）针对国内外在水平荷载下灌浆连接段研究的欠缺,尤其是低周水平循环荷载作用下研究的空白,本文研究了灌浆连接段在水平荷载下的承载能力以及在水平循环荷载下的滞回曲线、骨架曲线、承载力退化和耗能能力。（3）根据海上风机基础所处的地理位置、地质资料对基础所在场地进行分析,并根据不同的烈度对地震波时程曲线进行调整,得到不同地震烈度的地震时程曲线。将调整后的地震时程曲线输入利用ABAQUS建立的风机模型,分别得到6度、7度、8度地震烈度作用下灌浆连接段灌浆料应力时程曲线。（4）针对国内外对灌浆连接段疲劳损伤研究的欠缺,首次采用结合Miner累积损伤理论、灌浆料的S-N曲线以及雨流计数法的方法对灌浆连接段在地震荷载下的疲劳性能进行分析。分别得到烈度6度、7度、8度下灌浆连接段的损伤累积程度,得到了灌浆连接段在不同地震烈度下的疲劳损伤寿命,为实际工程震后海上风机寿命预测提供了理论依据。

关键词：海上风机基础灌浆连接段耗能能力疲劳损伤

桩土参数对海上风机基础结构动力特性的影响分析

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武汉理工大学学报 2014年第4期36卷 73-79页

作者：盛振国任慧龙甄春博李淳芳哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001 中国船级社北京100006 大连海事大学交通运输装备与海洋工程学院大连116026

基于风机基础结构的动力学响应模型,考虑桩土相互作用对海上风机桩基础结构力学特性的影响,进行了主要桩土参数对基础结构动力响应的敏感度分析研究。结果表明,桩土参数对结构动力响应有显著影响,不同参数对于结构动力响应的敏感度不同... 详细信息

基于风机基础结构的动力学响应模型,考虑桩土相互作用对海上风机桩基础结构力学特性的影响,进行了主要桩土参数对基础结构动力响应的敏感度分析研究。结果表明,桩土参数对结构动力响应有显著影响,不同参数对于结构动力响应的敏感度不同,不同土壤的同一参数对于结构的动力响应敏感度亦不同。并给出了全粘土、全砂土、半粘土半砂土3种地基模型中参数敏感度大小排序,对海上风机基础结构的设计具有重要指导意义。

关键词：海上风机基础桩土参数动力响应特性敏感度

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基于风险分析的海上风机基础安全性评价研究

水利学报 2015年第S1期46卷 326-330页

作者：沈贤达张洁郭辰黄宏伟同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092 华能新能源股份有限公司北京100036

海上风机基础是海上风机的重要组成部分,提出有效可行的方法评价海上风机基础的安全性意义重大。论文分勘察阶段、设计阶段、施工阶段和运营阶段详细阐述了影响海上风机基础安全性的有害因素。论文结合海上风机基础风险事故,提出了基于... 详细信息

海上风机基础是海上风机的重要组成部分,提出有效可行的方法评价海上风机基础的安全性意义重大。论文分勘察阶段、设计阶段、施工阶段和运营阶段详细阐述了影响海上风机基础安全性的有害因素。论文结合海上风机基础风险事故,提出了基于综合风险矩阵法和模糊层次综合评价的海上风机基础安全性评价方法,从而减小安全性评价的主观性,更加准确、定量地评价海上风机基础安全性。详细介绍了本文提出的安全性评价方法流程,简述了评价标准以及接受准则,并根据工程实例,建立层次分析模型,构建模糊关系矩阵,综合分析海上风机基础安全性。论文通过实例分析,验证本文提出方法的可行性及实用性。

关键词：海上风机基础安全性风险矩阵模糊综合评判

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海上风机基础定位吊装系统研发及应用

海洋开发与管理 2024年第5期41卷 146-154页

作者：赖修文兰其平吕杉朱建阳秦华清吴巨峰赵训刚桥梁智能与绿色建造全国重点实验室武汉430034 中铁大桥局集团有限公司武汉430050 中铁大桥局集团第五工程有限公司九江332001 中铁桥研科技有限公司武汉430034 中铁大桥科学研究院有限公司武汉430034

为了提升海上风机“先桩法”导管架基础的施工效率,减少安全事故发生的可能性,研发了海上风机基础定位吊装系统,该系统包含:形象进度模块、三维模型展示模块、视频监控模块、基础结构物监测模块,通过对导向平台及导管架(后统称为结构物... 详细信息

为了提升海上风机“先桩法”导管架基础的施工效率,减少安全事故发生的可能性,研发了海上风机基础定位吊装系统,该系统包含:形象进度模块、三维模型展示模块、视频监控模块、基础结构物监测模块,通过对导向平台及导管架(后统称为结构物)上传感器实时传输数据的相关理论计算及可视化,实现对风机基础吊装施工全过程的定位、监控,以指导施工过程有序、快速地进行。该系统成功运用于粤电阳江沙扒海上风电工程项目。吊装过程中结构物平台上的倾角角度始终在3°以内且最终达到稳定时小于0.2°,满足倾斜度0.5%以内的要求;GNSS定位数据异常值较少,不影响整体判断结构物的位置,且最终GNSS测值均趋于目标坐标。应用结果表明:在该系统辅助下,基础结构物吊装过程平稳且高效,能够实现基础结构物吊装厘米级定位精度。

关键词：海上风机基础 “先桩法”导管架定位吊装系统导向平台

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导管架式海上风机基础结构优化设计

导管架式海上风机基础结构优化设计

作者：王嘉其哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

近年来,全球风力发电技术发展迅速。我国作为能源消耗大国,风力发电已然成为了国家持续发展的重要能源来源之一,风机发展方向也逐渐从陆地转向海洋。在我国沿海地区建造了多座海上风机,投入成本也在逐年增长,随着技术的成熟,如何控制建... 详细信息

近年来,全球风力发电技术发展迅速。我国作为能源消耗大国,风力发电已然成为了国家持续发展的重要能源来源之一,风机发展方向也逐渐从陆地转向海洋。在我国沿海地区建造了多座海上风机,投入成本也在逐年增长,随着技术的成熟,如何控制建造成本成为了热点研究问题。在工程实践中,海上风机基础结构成本占比通常在两成以上,有效降低其建造成本会更好推动海上风电产业的发展。针对这一问题,以研究院内海上风电场项目中的大直径非嵌岩四桩导管架式海上风机基础作为研究对象,出于对结构安全性和经济性的综合考虑,对风机基础结构进行合理的优化设计,在保证结构安全的前提下对风机基础进行轻量化优化,实现对建造成本的控制。研究通过有限元分析方法,对优化前后的模型进行结构静强度校核和疲劳寿命验证,结果可为后续海上风机基础结构设计建造提供参数参考。主要工作内容如下:(1)根据风机所处海域内实测的50年一遇的风况和海况条件,基于空气动力原理和水动力原理,结合风谱、浪谱模型分别模拟作用于海上风机基础的风、浪环境载荷,得到环境载荷的时间历程曲线;建立平箱梁式、斜箱梁式和弧箱梁式三种过渡段类型的四桩导管架式海上风机基础结构有限元模型,通过静力分析方法对比三种模型的结构强度,进行强度校核,并得到最优的过渡段连接形式,实现对风机基础结构形式的优化。(2)以风机基础结构的多种材料尺寸作为设计因子,目标响应选取结构最大平均应力、最大位移和质量,通过优化的拉丁超立方设计方法对模型进行DOE试验设计分析,获得材料尺寸对结构目标响应的贡献度和主效应关系;进一步选取综合贡献值较大的材料尺寸作为设定因子,以材料的屈服强度作为约束条件进行全局多目标算法优化,通过粒子群算法确定最优的结构尺寸,实现对基础结构材料尺寸的优化。(3)对优化前后的模型进行稳态分析并得到结构基频情况,并进行共振复核;再分别在单独风载荷、浪载荷以及风浪共同作用下对结构进行谐波分析,得到结构应力和变形的谐波频谱;基于谐波分析结果,联合环境载荷的功率谱密度函数,对优化前后模型进行疲劳寿命分析,验证风机基础结构的使用寿命,综合安全性和经济性分析优化效果。

关键词：海上风机基础优化设计有限元方法过渡段类型疲劳分析

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海上风机基础新型安全J型管技术方案

福建水力发电 2016年第2期 87-90页

作者：朱荣华张美阳田振亚白利军浙江华蕴海洋工程技术服务有限公司浙江杭州310012

随着海上风电场蓬勃发展,海缆损毁问题也随之频现。通过深入分析海缆失效机理,及目前国内传统的海缆保护措施的弊端,提供一种海上风机基础新型安全J型管技术方案,并介绍该方案的优势、经济性及适用于各类风机基础的应用方案,并基于首次... 详细信息

随着海上风电场蓬勃发展,海缆损毁问题也随之频现。通过深入分析海缆失效机理,及目前国内传统的海缆保护措施的弊端,提供一种海上风机基础新型安全J型管技术方案,并介绍该方案的优势、经济性及适用于各类风机基础的应用方案,并基于首次在国内成功应用的福建平海湾海上风电场,详细介绍现场安装过程。

关键词：海上风电场新型安全J型管海上风机基础

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海上风机基础的冰荷载计算

海上风机基础的冰荷载计算

第十五届中国海洋（岸）工程学术讨论会

作者：周旋上海勘测设计研究院

海上风机基础所处环境条件较陆上相对复杂,结构承受的载荷更具有多样性。我国渤海和黄海北部海域多有海冰,与无冰海域相比,冰荷载参与组合的载荷计算工况往往成为风机基础设计的控制工况。而国内外各规范对冰荷载的计算规定差别较大,在... 详细信息

海上风机基础所处环境条件较陆上相对复杂,结构承受的载荷更具有多样性。我国渤海和黄海北部海域多有海冰,与无冰海域相比,冰荷载参与组合的载荷计算工况往往成为风机基础设计的控制工况。而国内外各规范对冰荷载的计算规定差别较大,在设计取舍时有一定难度。本文通过比较国内外近海结构设计相关规范对冰荷载的计算规定,分析影响冰荷载大小的因素,总结设计中各类冰荷载计算的理论依据,探讨各计算公式的适用范围。同时,结合海上风机基础的设计特点,提出海上风机基础冰荷载计算的一般思路和应遵循的设计原则。

关键词：海上风机基础海冰冰荷载海冰厚度

来源： cnki会议评论

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导管架式海上风机基础频域疲劳分析

船舶工程 2023年第S1期45卷 198-204页

作者：张永飞王旭峰张平汤蕊瞳山东电力工程咨询院有限公司济南250013 哈尔滨工程大学烟台研究院山东烟台264000

海上风机基础长期受到环境载荷作用,其管节点、过渡段等薄弱部位易产生疲劳破坏,需进行疲劳强度校核。通过有限元软件建立结构模型,参考DNVGL-RP-C203划分结构有限元网格。由AQWA计算波浪载荷,Bladed计算风机气动载荷,使用APDL命令流快... 详细信息

海上风机基础长期受到环境载荷作用,其管节点、过渡段等薄弱部位易产生疲劳破坏,需进行疲劳强度校核。通过有限元软件建立结构模型,参考DNVGL-RP-C203划分结构有限元网格。由AQWA计算波浪载荷,Bladed计算风机气动载荷,使用APDL命令流快速加载、求解并读取结构应力。采用谱分析方法计算载荷单独作用下的结构应力谱,使用谱叠加原理计算风浪同时作用下的结构应力谱,采用Dirlik解析式计算疲劳寿命,完成疲劳校核,并给出优化建议。

关键词：海上风机基础结构疲劳频域谱分析谱叠加原理