海上风机桩基础与上部结构灌浆连接段优化分析

目的 研究海上风机基础与上部灌浆连接段在轴压、弯矩、剪力及扭转共同作用下,连接段受力特性以及应力分布规律,对结构进行优化设计,探求最优结构形式.方法 在理论分析的基础上,借助有限元ANSYS分析软件建立了2D和3D模型对结构进行仿真分析,通过改变连接段灌浆环形空间厚度、剪力键空间布置及连接长度对结构强度进行敏感性分析.结果 连接段应力集中程度随剪力键空间布置、灌浆环形空间厚度以及连接段长度呈规律性变化.经优化得单机3MW单桩基础结构灌浆连接合理环形空间厚度tg为95 mm,剪力键间距s为500 mm,剪力键宽高比w/h为2,连接长度Lg为6500 mm.结论 实际工程中,给定风机基础结构外形型尺寸后,可以优化求得连接段的最优构造形式.     

灌浆套管连接的受力分析及数值模拟

灌浆套管连接段作为一种区别于焊接、栓接及锚接的连接方式,被广泛应用于海上石油平台与海上风塔等海上结构的连接段处。这种连接形式不仅可以避免由于海水腐蚀造成的结构失效,而且在静荷载作用下具有较高的承载能力,以及在低周反复荷载作用下,具有良好的耗能性能,其抗疲劳性能也要优于其他连接形式。本文对灌浆套管连接段在轴力及弯矩作用下的受力机理进行分析,并推导出相应的公式。同时利用ANSYS有限元软件对多组连接段进行数值模拟,以研究其在弯矩及轴力作用下,压应力与摩擦力的大小和分布形式以及承载能力,并与理论分析进行验证。结果表明,连接段在不设剪力键时,随着管径的增加,连接段的承载能力急剧降低;弯矩在连接段的传递,主要由接触表面的压应力以及水平和竖向的摩擦力来承担。