考虑局部冲刷的海上风电单桩基础侧向承载特性

在当前海上风电单桩基础设计中,通常会忽略局部冲刷坑形态并直接简化为整体冲刷,造成桩基设计偏于保守。针对这一问题,文章采用适用于大直径单桩的双曲线型p-y曲线构建桩-土相互作用模型,引入等效深度的概念,并基于土工离心机试验数据对其进行修正,建立了考虑冲刷坑形态的单桩基础一维简化分析模型。通过与试验结果的对比,验证了模型的合理性。进一步对比分析其它修正模型,探讨了各模型对冲刷条件下单桩基础侧向响应的预测效果,结果表明:局部冲刷主要导致浅层海床的桩侧土反力减小,故合理修正浅层土的p-y曲线是分析受冲刷单桩侧向响应的关键。现有模型由于低估了局部冲刷后浅层海床土的竖向有效应力,导致桩基侧向响应预测结果更接近于整体冲刷模型。

深水海上风机吸力桶导管架基础承载特性

针对海洋深水环境,设计适应70 m水深的四桶导管架结构形式,并在此基础上设计相同高度和主腿斜度的三桶导管架基础。采用Abaqus有限元软件建立导管架结构-吸力桶-土体整体有限元模型,通过对比分析探究海上风电深水吸力桶导管架基础的承载力特性。研究发现:吸力桶与土体的位移一致性程度可反映基础水平极限承载力大小,四桶导管架基础的综合承载特性优于三桶导管架基础;加载高度对四桶导管架基础的水平承载特性有重要影响,基础水平承载力随着加载高度增加逐渐减小;加载方向对四桶导管架基础水平承载力影响较小。

海上风电基础仿生草防冲刷试验

针对仿生草防冲刷方案开展物理模型试验,探讨仿生草尺寸和布置方案对海上风电单桩基础防冲刷效果的影响。结果表明,在综合考虑防冲刷效果及成本的情况下,仿生草高度和布置半径存在最优值。当仿生草高度为1.5 m、仿生草布置半径为1.7倍桩径时,仿生草防冲刷效果较好,且较为经济。

高强灌浆材料结合卡箍在导管架受损构件加固中的应用

以南海某海域一施工船与四桩导管架基础发生碰撞为背景,结合当前研究对导管架受损区域的承载力进行分析,计算得到受损截面凹陷处的轴向承载力和极限弯矩。简述海洋工程领域中受损构件的加固修复方法,探讨卡箍技术的理论研究现状及其在实际工程中的应用现状。基于典型灌浆卡箍修复技术提出一种采用80 MPa高强度灌浆材料结合卡箍技术进行加固修复的新方案,并采用有限元软件对加固后的组合结构进行数值模拟。仿真结果表明,该组合结构可有效改善导管架受损区域受力状况,提高结构的承载力。简述该方案的施工流程,以期为实际工程提供参考。

海上风电大直径嵌岩单桩侧向承载机理分析

针对我国海上风电基础的大量嵌岩需求,文章采用物理模型试验及数值模拟方法研究了大直径嵌岩单桩基础的水平受荷特性以及桩-岩整体失效模式,分析了基岩强度、桩基直径、桩基壁厚、嵌岩深度等因素对嵌岩桩侧向承载性能的影响。研究结果表明:桩身抗弯能力随基岩强度提高而提高;嵌岩桩基础浅层基岩的破坏遵循被动楔形破坏模式,深层基岩的破坏遵循旋转破坏模式;基岩强度、桩基直径和嵌岩深度的增加均能提高桩基水平承载力,而桩基壁厚对其影响不大;对于嵌岩桩水平承载性能的提升效果存在临界嵌岩深度,桩径及覆盖层厚度对临界嵌岩深度的影响较小,而基岩强度对其变化较为敏感。

高强耐候钢新型光伏支架抗疲劳性研究

国内光伏发电固定式支架主要为热浸镀锌或镀锌铝镁钢材,镀层材料工艺复杂,后期需要维护,增加成本,且不环保。高强耐候钢应用于光伏支架具有较好经济性、环保性以及施工方便性,受到行业极大关注,采用应力-寿命法研究了高强耐候钢新型光伏支架在工作条件下的抗疲劳特性,为高强耐候钢在光伏产业中大规模应用提供理论技术支持。

考虑长径比及冲刷的单桩基础侧向承载特性分析

冲刷是海上风电单桩基础设计中需要考虑的重要因素,然而计算时通常忽略局部冲刷坑的几何形状及桩基入土段长径比(L/D)的影响,导致设计偏于保守。针对这一问题,建立考虑局部冲刷坑形态的海上风电桩基础三维有限元模型,研究冲刷作用下不同长径比桩基础的侧向承载特性变化规律,提出适用于受局部冲刷小长径比单桩基础的简化梁-弹簧分析模型并进行验证。研究结果表明:小长径比单桩基础的侧向响应对局部冲刷深度较为敏感。随着冲刷深度的增大,基底反力和桩侧垂向摩阻力等土反力分量对桩基水平承载力的贡献也随之增大,仅考虑桩侧土反力的传统API p-y曲线方法难以适用受冲刷单桩基础的计算分析,须考虑基底效应的影响。研究结果可为海上风电基础设计分析提供参考。

某海上风电场基础结构防冲刷物理模型试验

采用2种防冲刷方法对单桩基础进行防护物理模型试验,研究不同防冲刷方法在某海上风电场海况下的防冲刷效果,并进行不同防冲刷方法的成本分析。结果表明,混凝土联锁排防护比抛石防护具有更佳的防护效果。混凝土联锁排防护可通过柔性变形适应土体变形,达到有效防止沙土流失的效果。经综合考虑,抛石防护搭配混凝土联锁排防护为最适合该风电场水文环境的防护方法。

海上风电导管架结构受损评估与分析

以我国南海海域某施工船舶与海上风电导管架基础发生碰撞的事故为背景,结合当前海上风电导管架结构受损评估分析方法,采用有限元模拟的方式对受损导管架开展剩余强度分析、疲劳分析等研究,计算得到导管架结构受损前后各杆件、节点的应力情况,以及受损构件在疲劳载荷作用下受压、受拉工况的损伤值。结合相关行业规范,对计算结果进行讨论分析,综合评估导管架的受损情况,为下一步修复方案的制定提供依据。分析结果可为后续研究及实际工程提供参考。

海上风电单桩基础服役状态现场监测

为了解风电结构在复杂环境中的真实服役状态,对2个风电单桩基础机位先后开展结构振动监测和水下地形扫测,通过分析现场实测数据,分析包含振动特性和冲刷情况在内的风机支撑结构服役状态,并结合设计数据对实测结果进行讨论。现场测试分析结果可为海上风电结构的服役状态监测和设计优化研究提供参考。

灌浆料对海上风电大直径Ⅲ型嵌岩单桩承载性能的影响

基于福建南日岛海上风电工程项目设计资料,采用ABAQUS软件建立海上风电大直径Ⅲ型嵌岩单桩基础“桩-灌浆层-基岩”有限元模型,对灌浆料性能参数展开参数敏感性分析,研究其不同取值对嵌岩单桩水平承载性能以及桩土相互作用机理的影响程度。计算结果表明,增大灌浆层厚度有利于改善桩基入土段的应力情况并显著提升其水平承载性能;灌浆层厚度的增大能够避免灌浆层开裂以及岩土层的破坏;相比于改变灌浆料厚度,增大灌浆料的材料强度并未对嵌岩单桩的水平承载性能产生较大影响。该结果可以指导嵌岩单桩设计,以探究合适的钻孔及灌浆方法,为工程实际施工提供参考。

海上风电大直径植入型嵌岩单桩关键技术

针对软土覆盖层浅、基岩强度大的海上风电大直径植入型单桩基础嵌岩方案,建立桩-基岩-灌浆料模型,对植入型嵌岩单桩基础进行受力分析,分析结果表明单桩最大应力和灌浆料最大应力均满足极端情况下的风电基础设计要求。介绍钢管桩与岩孔间填充材料的选择、灌浆施工工艺,以及海上风电大直径嵌岩单桩风险点和解决措施。该技术对海上风电大直径嵌岩单桩的设计开发具有一定的启发作用。