水平荷载作用下砂土中非柔性桩的p-y曲线修正

中国近海风机大多采用长径比10~20范围内的非柔性桩基础,而现有规范方法主要针对长径比大于20的柔性桩,对我国风机基础的适用性一直存在争议。本文利用有限元法研究砂土中非柔性桩的水平受荷响应,主要关注容许范围内的桩基倾斜,因此采用硬化土小应变本构模型描述砂土的应力应变关系。建立钢管桩-土三维有限元模型进行变参数分析,探究土体相对密实度、桩基直径对初始地基反力模量的影响;讨论了正切双曲线函数和双曲线函数描述土体弹簧刚度(即p-y曲线)的合理性;最终提出了适用于砂土中非柔性桩的修正p-y曲线表达式,并通过与三种不同砂土相对密实度与桩基组合工况下的有限元结果对比,验证了修正p-y公式的合理性。结果表明:土体相对密实度、桩基直径与初始地基反力模量均呈正相关;双曲线函数更适合描述非柔性桩的p-y曲线;修正后的p-y公式提高了水平荷载作用下非柔性桩响应的预测精度。

冰区海上风机基础的振动分析

为了能够明确冰区风电基础结构的抗冰性能及抗冰设计的合理性,基于多年冰与结构现场观测及冰荷载的研究成果,明确适合于海上风电基础的冰荷载模型;采用ANSYS有限元数值模拟方法,选取拟建在渤海的风电基础结构,分析典型冰况下该类结构的冰振响应,并与风振响应相比对。结果表明,冰荷载和风荷载是冰区风机基础结构设计中的控制荷载,并且冰激振动较为显著。因此,冰区风电基础设计中应当考虑冰荷载的影响。

渤海湾海冰压缩强度测试研究

渤海湾处于冬季结冰的区域,冰荷载是结构设计的主要控制荷戢。目前,渤海湾存在很多石油平台,未来几年海上风力发电将在该海域兴建。对于导管架平台、海上风电基础及海上升压站平台等抗冰结构而言,海冰的挤压破坏强度引起的极值冰力最为重要,因此确定该海域海冰压缩强度,对结构设计中冰荷载的计算是非常重要的。对压缩强度的主要影响因素(应变速率和冰温)进行了分析,并与已有的相关结论进行了比对。

海上电气平台整体结构安全评价

使用SACS软件,考虑桩-土非线性,建立了海上电气平台整体结构有限元分析模型。基于不同荷载作用方向作用,开展了八组极端工况和四组正常使用工况下电气平台的有限元分析。依据有限元分析结果对电气平台进行了杆件应力、节点冲剪以及地基承载力校核。同时开展了电气平台动力特性分析,以及地震反应谱分析。

辽河口海冰压缩强度基本特性分析

海冰的压缩强度是海冰最主要的力学特性.针对辽河口附近海域海冰的压缩强度指标,2014~2015年冬季于辽河口附近采样并进行室内测试.内容包括单轴压缩强度实验、侧限压缩强度实验、变尺寸压缩强度测试.实验表明辽河口海冰压缩强度受应变速率、卤水体积影响显著.侧限压缩实验要比单轴压缩实验所得结果略大.不同高宽比的试样在相同应变速率的前提下压缩强度变化不明显,尺寸影响不显著.

深层搅拌桩在堤防修复中的应用及效果评价

介绍了深层搅拌桩在堤防修复工程中的应用。根据工程地质和水文地质条件,建立处理区域的三维有限元模型,分析其渗流性态和稳定特性。结果表明,深层搅拌桩应用于堤防修复中满足工程要求。

冰区海上风电基础的抗冰性能分析

海上风电基础属于典型的柔性结构。由于冰与柔性抗冰结构相互作用的复杂性,长期以来尚未形成基于动冰力响应分析的结构设计。结构抗冰设计中大都是从极端荷载出发,只考虑最大静冰力或最大倾覆力矩。基于对渤海辽东湾柔性抗冰结构的多年监测,发现强烈的冰激振动引起柔性结构的风险性要远大于极端静冰荷载下结构的整体安全问题。为了明确冰区风电基础结构的抗冰性能及抗冰设计的合理性,文章结合基于多年现场冰与结构作用观测及冰荷载的研究成果,明确该类柔性结构与海冰作用形式及其动力特性;提出了柔性抗冰结构设计中应考虑的主要失效模式及评价方法。最后,以渤海某典型风电基础为例,对其抗冰性能进行评价。该文的研究可为寒区风电基础的抗冰设计及安全保障提供合理依据。

施工期海上风机高桩承台基础剪力件设计

针对施工过程中海上风机高桩承台基础封底混凝土与钢管桩间黏结力不足以满足承台受力要求的问题,在钢管桩周围增设剪力件,设计多组剪力件方案,采用有限元软件ANSYS分别对包含不同剪力件的整体结构进行建模,计算剪力件、承台、钢管桩等的受力,对比不同方案的计算结果,分析得到最佳设计方案。

海上电气平台动力模型试验设计

为了满足海上大型风电场的开发需求,有必要建立系统的海上电气平台设计和安全评价体系,其有效性需要通过海上电气平台整体结构动力模型试验进行验证。联合考虑弹性相似律和弗劳德数(Froude)相似得到水弹性相似律,以水弹性相似律为基础得到电气平台各参数之间的相似关系,完成海上电气平台整体结构试验模型的设计。在海上电气平台动力模型试验中引入水弹性相似律保证了结构原型与模型间的动力特性以及水环境的相似关系;并通过引入牛顿相似律对冰荷载进行了相似转换。采用海洋平台分析软件SACS分别建立海上电气平台原型和模型的有限元数值模型,开展原型和模型结构响应分析和动力特性分析,同时依据数值分析结果对水弹性相似律进行了验证。

某海上风电场升压站人员安全风险评价

通过量化风险评价,找出海上风电场升压站发生潜在火灾的危险设备,模拟升压站主变压器、主变散热器和事故油罐漏油工况,进行火灾工况分析。通过火灾计算软件,得出火灾产生池火的热辐射和超压数字数值,计算人员的年度个人风险。研究结果表明,海上风电场升压站的年度个人风险数值较低,人员相对安全,并据此分析结果提出海上风电场升压站的相应消防策略。

不同规范计算预应力混凝土塔架门洞处水平承载力结果比较

风力发电机组混凝土塔架结构非常复杂,塔门的存在对整体塔筒的力学特性有着不可忽视的影响,因此有必要进行门洞处水平承载力研究。参照《高耸结构设计规范》(GB50135-2006)、《烟囱设计规范》(GB50051-2013)和美国混凝土协会标准(ACI307-08)进行预应力混凝土塔架门洞处截面极限状态验算,对比了不同规范所采用的计算方法的优缺点。采用ANSYS建立了相应的预应力混凝土塔架有限元模型,对决定截面抗弯承载力的一个重要影响因素进行了数值研究,即受压区的半角系数α或ACI308-08标准中采用的中性轴角度α。结果表明,采用《高耸结构设计规范》并结合《混凝土结构设计规范》进行预应力混凝土塔架门洞截面处的承载力极限状态验算具有一定的借鉴性,与有限元模拟结果接近。

建筑信息模型(BIM)在海上升压变电站设计中的应用

本文分析了建筑信息模型(BIM)在海上升压变电站设计中的适用性,对比了BIM应用前后的流程,阐述了主要应用场景,以及在建造和运维阶段的应用要点。

海上风机四桩导管架基础波浪动力分析

随着海上风电由浅海逐渐走向深海,导管架基础的应用随之增多。研究发现,当基础结构基频落到波高波周期联合分布的概率最大的区间时,仅对导管架基础进行静态分析是不够的,结果偏于危险。通过SACS软件建立结构有限元模型,研究波浪谱周期和波高对结构响应的影响,计算得到各个工况下结构波浪动力响应的放大系数。计算结果表明:动力放大系数在一定范围内存在极大值,波高越大,动力放大系数越大;当波谱周期较大时,动力放大系数接近于1。此外,对比动静力分析结果表明,在深水中的海上四桩导管架基础进行动力分析是必要的。