海上风电钢管桩水平承载力计算方法研究

  [目的]  p-y曲线法在计算钢管桩水平位移时的桩身受力状态有明显优势。  [方法]  开发了一套新的p-y曲线自动提取程序,根据提取的剪力用三次样条曲线进行拟合,然后一次求导得到p。  [结果]  研究表明:该方法提高计算精度的同时,降低了使用者的经验要求,方便工程推广使用。  [结论]  针对桂山海上风电场项目的大直径单桩基础现场试桩结果进行三维有限元分析,验证了该提取方法在桩土相互作用分析中的可靠性。     

海上风电单桩基础地基加固技术研究

目的  在以“双碳”为目标的能源政策导向下,海上风力发电作为一种新型的能源技术,得到了广泛的应用,并且在中国迅速发展。单桩基础是海上风电中最经济、应用最广泛的基础。为解决单桩基础的变形及冲刷保护问题,提出了一种地基加固技术,并对该加固技术进行研究分析,给出加固方法的依据。 方法  针对桩基地基加固技术进行方法研究论证,通过针对加固技术路线及工艺研究,选取一种适合于海上施工的地基加固技术,并采用数值分析方法针对加固效果及加固影响范围进行详细分析。 结果  结果表明：在1.15倍荷载下,采用地基加固的单桩基础的水平承载力提升15%以上,通过地基加固可以适用于更大容量的机型。本分析案例中,当地基加固深度、水平范围都达到8 m时,加固深度方向范围的土体比加固平面方向范围的土体获得的收益更大。 结论  利用水泥土加固的技术方案经数值分析验证可靠,对单桩承载能力提升显著,且加固范围合理经济,可为后续海上风电实际工程单桩地基加固技术的应用提供借鉴。     

海上风机钢管单桩基础轴向承载力研究

针对海上风电基础形式中的钢管桩基础,采用ABAQUS软件进行三维有限元数值计算,通过计算桩顶荷载与桩顶沉降的关系,研究了钢管桩基础在单向荷载作用下的极限承载力特性,并对桩径、桩内土体压缩模量、桩外侧土体的内摩擦角等参数对轴向极限承载力的影响进行了敏感性分析,确定了钢管桩基础在单向荷载作用下影响轴向极限承载力的主要因素。     

海上风电单桩基础结构设计关键问题探讨

正从上个世纪90年代起,欧洲人已经开始着手海上风电的研究工作,截止2013年欧洲海上风电的装机容量已达6500MW,在技术上已经相对成熟。国内的海上风电起步较晚,目前仅建成一个真正意义上的海上风电项目上海东大桥海上风电场,经验积累及技术研究比较少。海上风电与陆上风电最大的不同在于基础的不同,基础成本约占整个海上风电场投资的25%,因此降低基础成本有利于提高整个风电场的经济性,推动海上风电的发展。     

海上风电大直径钢管桩水平受荷工况试验研究

海上风电大直径管桩在服役期间常遭受水平冲击荷载工况。现行API规范不符合大直径管桩水平冲击荷载工况,其p-y曲线需要复核。为保证结果的可靠性,依托福建平潭某海上风电建设项目,开展海上大直径钢管桩现场水平加载试验,对桩基础在复杂地层条件下受水平荷载的工况进行了p-y曲线分析,研究结果可为水平受荷工况大直径钢管桩的设计和施工提供参考。     

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...     

海上风电窄深式三筒导管架偏心承载特性分析

针对海上风电三筒导管架基础,采用有限元软件ABAQUS分析在导管架与多筒基础偏心情况下整体结构的承载特性,对比分析了水平承载力、筒内外土压力、旋转中心变化情况.结果表明:主腿间距的增大,可以显著提升基础的水平承载力,并使基础的旋转中心逐渐下移,筒内外的土压力极值也随之增大.     

海上风电超长钢管桩试桩关键技术浅析

  [目的]  在海上风电工程中,为进一步优化桩基设计,同时为大范围沉桩作业提供施工参数资料,必须要进行海上试桩。近年来,随着海上风电机组装机容量不断增大,且海上风电场离岸越来越远,为满足设计承载要求,海上风机基础桩基设计长度不断增加。与普通试桩相比,海上超长钢管桩在试桩过程中存在诸多不同。为保证海上超长钢管桩试桩达到预定目标,  [方法]  作者对海上试桩中的关键技术进行了深入讨论。首先讨论了海上超长钢管桩试桩的试验项目设置,  [结果]  明确了合理的试桩顺序;其次对海上超长钢管桩试桩中基准桩设置、反力装置、沉桩施工、冲刷监测、试桩保护和桩身传感器保护等关键技术进行详细分析,  [结论]  对今后海上超长钢管桩试桩工程有指导意义;最后对海上试桩工程未来的发展进行展望及总结。     

海上风电三筒导管架基础复合加载模式下承载特性分析

为了研究海上风电三筒导管架基础在海洋土中的承载性能,文章对其在复合加载模式下的破坏包络线进行了探究,绘制了两种不同长径比三筒导管架基础的三维承载能力包络面,对比了极限工况下两种基础法兰及导管架处的倾斜率。结果表明：一定范围内的竖向荷载提高了基础的水平及弯矩极限承载力;三吸力筒式导管架基础的承载性能要略优于三吸力桩式导管架基础,且两者在不同荷载作用下的承载模式略有不同。总体而言,基础直径较大、筒高较小的三吸力筒导管架基础的承载性能要更强。     

海上风电单柱复合筒型基础复合加载条件下的承载特性

为研究新型海上风电单柱复合筒型基础在二维复合加载条件下的承载特性,利用有限元模型计算,首先得到模型在一维荷载空间下的极限承载力,随后通过施加不同的竖向荷载,得到在V-H、V-M、V-H-M荷载空间下的承载能力包络图,并分析不同二维荷载工况下的单柱复合筒型基础各位置处的土压力分布情况以及筒体底部等效塑性应变区的变化情况。结果表明：对于单柱复合筒型基础,在一定范围内,竖向荷载（0～0.15倍竖向极限承载力）的存在能够增大结构的水平及弯矩承载力;在V-H与V-M荷载空间中,基础各位置处的土压力变化、土体等效塑性应变变化具有一定的相似性,可互相对映参考;基础所承受的最大土压力位置与基础受力倾倒方向一致;随着竖向荷载的增加,结构达到极限承载力时,基础底部土体等效塑性应变区的范围与深度相应扩大。     

海上风电结构横风向气动力阻尼特性研究

基于横风向气动力阻尼理论计算模型,以NREL-5 MW海上风电机组为例,对其运行过程中横风向气动力阻尼进行计算,并采用FAST软件对计算结果进行验证。之后,研究转速、叶片桨距角和运行方式对横风向气动力阻尼的影响。研究结果表明：NREL-5 MW海上风电机组结构运行状态下的横风向气动力阻尼在0%~0.8%范围内变化,其随风电机组运行转速及叶片桨距角的增大而增大;此外,海上风电机组不同运行方式对其横风向气动力阻尼也会产生较大影响。     

基于静载试验的海上风电钢管桩砂土p-y 曲线研究

基于福建某近海风电项目2根钢管桩基础水平静载试验,获得桩身弯矩和位移随深度变化规律:桩身最大弯矩位于泥面以下1D(桩径)深度附近,桩身位移在泥面下约7 m达到零值。通过实测p-y(地基土水平抗力-桩水平位移)曲线,讨论中粗砂地层的初始刚度和极限抗力随深度变化规律,并分别给出考虑桩径、埋深影响的修正公式,并在此基础上提出修正双曲线模型计算砂土的p-y曲线,并与API(American Petroleum Institute)规范及双曲线模型进行比较。结果表明API规范高估了p-y曲线的初始刚度而低估了极限抗力,计算结果在桩基变位较小时偏于危险,在桩基变位较大时偏于安全;双曲线模型同时低估了初始刚度和极限抗力,计算结果偏于保守;此外,对于泥面以下0.5D范围的中粗砂地层,各类方法均低估了p-y曲线的初始刚度和极限抗力,建议适当增加。     

海上风电机组大直径嵌岩单桩基础结构设计关键参数的研究

以海上风电机组大直径嵌岩单桩基础为研究对象,依据广义H-B强度准则和地质强度指标GSI,通过数值模拟的方法分析大直径嵌岩单桩基础的敏感性参数对其承载能力的影响。研究结果表明:岩石的弹模E超过3.16 GPa时,随着E的增大,桩身变形相应变小,但变小趋势减缓;随着嵌岩单桩基础入岩深度增加到一定值时,单桩的水平承载力趋于稳定;钢管桩桩身壁厚的增加对提升其刚度会产生显著的边际效应,桩身壁厚越厚,钢管桩变形越小,且此趋势逐渐减缓。     

海上风电电价水平初步测算与比较

正我国可供开发的海上风能资源丰富,场址靠近负荷中心,海上风电的开发利用不仅是风电产业向纵深发展的关键一环,也是带动我国相关海洋产业协调发展的有效途径,具有重要的战略意义。近日,国家发改委正式下发关于海上风电电价政策文件,对我国海上风电项目上网电价进行了规定。其中有几点值得关注:首先是时限。国家发改委下发的《关于海上风电电价政策的文件》规定,该文件中所涉及的电价适用于2017年以前投运的海上风     

海上张力腿平台风电机组结构动力特性研究

采用强耦合法对张力腿平台风电机组支撑结构进行模态分析,充分认识张力腿平台结构的动力特性。由计算结果可知:整体振型复杂,不同构件振型变化较大,平台的振动对上部塔架有连带作用;调整张力钢缆长度和平台水下位置对平台结构的动力特性影响不大,张力腿平台结构对水深、环境激励荷载具有很好的适应性;通过共振分析,有效区分结构自振频率和环境载荷的激励频率,避免共振危害的发生,可以满足海洋复杂环境下风电机组的正常运行。     

风浪耦合作用下海上风电机组载荷特性研究

与陆上风电机组不同,海上风电机组承受风载荷以及波浪引起的水动力载荷共同作用.在风浪耦合作用下,海上风电机组基础结构以及各主要结构部件载荷特性更为复杂.为保障海上风电机组的运行结构安全,波浪特性对海上风电机组各主要承载部件载荷的影响应引起重视.该文基于改进的JONSWAP型谱,建立波浪动力学模型,以叶片根部挥舞方向弯矩以...     

海上风电筒型基础结构体系阻尼特性研究

针对某筒型基础海上风电结构,基于实测振动响应数据,采用随机子空间法对所测海上风电结构的阻尼进行识别,研究海上风电筒型基础结构在停机及运行状态下阻尼的变化规律。结果表明：在停机状态下,海上风电筒型基础结构的顺风向阻尼和横风向阻尼均随外界风速的增大呈增长趋势,两者的平均值分别为0.952%和0.973%;当风电机组处于运行状态时,顺风向运行阻尼随外界风速的增大呈增长趋势,阻尼平均值在3.87%~5.28%之间变化,而对于横风向运行阻尼,其变化趋势受外界因素的影响较小,阻尼平均值在整个风速范围内在1.74%~3.37%之间变化,横风向运行阻尼小于顺风向运行阻尼。     

海上风电机组机型发展的技术路线对比

大型化是海上风电未来发展的重要趋势,海上风电机组的类型也从恒速恒频发电机组发展到变速恒频发电机组,双馈异步风电机组、永磁和电励磁同步风电机组、笼型异步风电机组4种技术路线均可采用变速恒频控制技术。从发电机类型和控制策略、传动系统和吊装维护两个方面,对不同类型海上风电机组的性能进行比较,由于采用不同的发电机技术、变速恒频控制方法和传动系统,实际应用中也是各有优缺点。从经济性来看,电励磁直驱同步风机系统的成本最高,成本较低的是双馈异步和永磁半直驱同步风机系统;永磁直驱同步发电机组的年发电量最多,其次是电励磁直驱同步风机系统,永磁半直驱同步风机系统介于电励磁直驱同步风机系统和双馈异步风机系统之间;永磁半直驱同步风机系统的度电成本最低。国外海上风电机组以永磁直驱和永磁半直驱同步发电机组两种技术路线为主,而永磁半直驱同步风机系统具有较好的性能和经济性,更适合目前我国海上风电行业的发展现状。     

海上漂浮式风电机组空气动力特性的仿真模拟研究

采用NREL开发的5 MW风电机组基础模型,分别应用BEM和CFD方法进行仿真研究,并对在不同运行状况下,由不同方法产生的计算结果进行对比分析。结果显示,FAST软件在复杂工况下(风浪流联合作用下)与STAR CCM+软件的计算结果存在一定差异,特别是在大运动的情况下,这种差异尤为明显。     

海上风电大数据发展研究

  [目的]  海上风电已成为全球可再生能源发展的研究热点,虽然前期取得了显著成绩,但勘测设计、建设管理、运行维护、技术创新、产业融资等方面还不太成熟,技术创新是解决以上问题主要途径。其中,大数据技术已经成为提升海上风电的可靠性和电力质量,降低运维成本的至关重要的一环。  [方法]  基于大数据技术探讨了海上风电大数据的价值与意义。  [结果]  以广东省海上风电大数据中心建设为例,提出了海上风电大数据的总体框架和主要任务。  [结论]  海上风电大数据发展对充分发掘广东省海域风能资源,推动广东省海上风电产业发展,促进能源结构优化转型和节能减排提供了有力支撑。