风浪流荷载作用下导管架基础结构特性分析

在风、浪、流荷载作用下,海上风电导管架基础受到较大水平荷载,为保证结构的安全稳定,有必要考虑桩土相互作用的影响。依托阳江某海上风电项目,采用美国石油协会(API)规范中的P—Y曲线法模拟桩土相互作用,运用Stoke五阶波理论和API规范推荐的风荷载计算方法进行了荷载计算,基于ANSYS软件建立了导管架基础整体模型,并对风浪流荷载下结构的受力特性进行分析,判断结构强度、位移、变形是否满足要求,给出相应的计算过程和结论,为导管架基础设计提供理论依据和设计参考。     

海上四桩导管架基础水平受荷离心模型试验

导管架基础广泛应用于海上风力发电和油气开发,水平向风、浪、流、地震等作用是导管架基础发生失效破坏的主要原因。通过离心模型试验针对饱和砂土地基中四桩导管架基础,研究其在沿边长方向和沿对角线方向水平静力作用下各基桩的内力分配、桩周土反力差异和变形特性。导管架基础沿对角线加载时基桩最易被拔出,其下压基桩的桩顶剪力、桩顶负弯矩和桩身最大正弯矩均较上拔基桩大,但二者的桩身水平位移相差不大。对于本文桩间距为5.8倍桩径的导管架基础,由于群桩效应及桩身上拔力降低了桩周土有效应力,沿边长加载时上拔桩在泥面下2.5倍桩径深度范围内的桩周土反力约为下压桩的60%,而沿对角线加载时上拔桩在该深度范围内的桩周土反力仅为下压桩的40%。沿对角线加载时下压桩与上拔桩在桩顶剪力、桩顶最大负弯矩、桩顶轴力及桩身最大正弯矩等参数之间的差别也明显大于沿边长加载情况。与单桩水平加载离心模型试验结果对比发现,同一深度处单桩的桩周土反力介于导管架基础上拔桩与下压桩的桩周土反力之间。     

三桩导管架基础海上风机抗倾覆能力的影响研究

海上风机导管架基础因适用水深大,变形小等优点而具有广阔的应用前景。台风等极端循环荷载会造成海床土体出现一定程度的弱化,进而可能会导致风机发生倾覆。文中通过建立三桩导管架基础海上风机三维有限元数值模型,考虑桩-土作用的循环弱化,进行了极端循环荷载下导管架基础海上风机的整体动力响应分析,对整体位移、风机频率等方面进行研究。以期掌握三桩导管架基础的循环受荷特性,指导工程设计。     

软黏土中导管架基础水平循环加载离心模型试验

为研究海上风机四腿导管架基础在风、浪等水平循环荷载作用下的受力及变形特性,开展了近海饱和软黏土地基四腿导管架基础水平循环加载离心模型试验。实测获得了水平循环荷载下导管架顶部的位移、基桩顶部的水平位移以及桩身弯矩,并利用实测桩身弯矩推导出桩身变形与桩周土反力。试验结果表明:水平循环荷载作用下导管架顶部的荷载–位移曲线表现出明显的非线性;后排桩的水平位移约为前排桩的80%,且均小于导管架顶部的水平位移,导管架发生了一定角度的倾斜;桩身最大弯矩值出现在泥面下约6D深度处。在此基础上,采用双曲正切型p–y曲线方法拟合试验结果并与API规范作对比,发现API规范p–y曲线的初始刚度和极限土反力均偏小。试验进一步揭示了泥面下5D深度范围内需考虑桩周土反力的弱化现象,且前排桩周土反力的弱化程度明显大于后排桩,在工程设计时应分开考虑下基桩桩周土的强度弱化情况。     

海上自立式测风塔基础连接节点分析

对于导管架基础,导管架与钢管桩之间的连接设计一直是工程设计的重难点所在。以某海上测风塔工程为背景,利用SCAS软件对测风塔基础结构进行整体有限元模拟。根据DNVGL的相关规范和资料,海上测风塔的导管架与钢管桩的连接设计考虑了灌浆连接和抱箍连接两种连接形式。文章着重剖析了灌浆连接形式的计算思路和方法,并对两种连接形式进行了对比分析,最后该工程的基础设计方案选用了抱箍连接的方式。     

海上风机导管架基础调平装置夹桩器结构分析

针对用于海上风机导管架基础平台建设的导管架基础调平装置,在夹桩器结构设计分析过程中,采用ANSYS软件完成了对夹桩圈强度和刚度的结构分析,利用集中载荷作用于短悬臂梁和间断式载荷作用于薄壁结构的应力分析方法对夹桩器压块在满足夹持力的情况下,对压块齿强度和钢管桩的不均匀外压圆柱薄壳侧压稳定性进行分析设计。设计结果满足工程要求,整个分析过程和得到的结果,为海上风机基础调平装置的实际工程运用提供了理论依据。     

导管架坐底稳定性计算方法初步探讨

使用SACS软件对导管架坐底稳定性进行了分析,考虑了环境荷载和插桩对导管架的影响,通过校核防沉板设计的安全性与可靠性,避免了不合理的插桩顺序带来的作业风险,为导管架海上施工提供了技术保障。     

大兆瓦级海上风机导管架基础新型过渡段疲劳性能分析

导管架基础过渡段是连接上部塔筒和下部导管架主体结构、确保上部风机载荷有效传递到下部导管架主体结构上的关键结构,具有承上启下的作用,是整个导管架基础设计的重点和难点。以相同海域大、小兆瓦级海上风机为研究对象,采用大型通用有限元软件ANSYS建立基准模型进行分析,提炼出结构频率随结构型式的变化规律。基于不同兆瓦级风机过渡段结构,分别进行强度及屈曲稳定性能分析;同时,结合等效静力荷载方法选用适用于该结构型式的疲劳曲线,计算不同工况下不同兆瓦级风机导管架基础过渡段结构的累积疲劳损伤。在此基础上,对新型大兆瓦级过渡段结构进行疲劳敏感性分析,对不同型式的过渡段结构进行对比计算,最终确定可用于大兆瓦级海上风机导管架基础的新型过渡段结构。     

导管架风电基础的分析

在实际的工程地质参数及荷载的基础上,借助大型通用有限元软件ABAQUS对四导管架和五导管架基础进行模拟,分析其应力、位移,研究其受力特点。     

桩土弱化对导管架海上风机响应的影响分析

海上风机导管架基础在受台风影响下,使海底土床弱化的荷载影响上部风机,因此研究在不同桩土弱化程度下导管架基础风机的频率变化、静动力响应具有重要意义。文中以福建某海上风电场4.0MW风机为原型建立导管架基础海上风机三维有限元数值模型,研究在不同弱化程度下海上风机的自振频率、动力特性等一系列问题。研究发现,随着桩土弱化程度的增加,风机结构的整体动力响应会随之增大,但增大的幅度有限。