风浪流耦合作用下锚泊式海上试验平台的水动力特性试验

为了研究国家海洋试验场的“国海试1”平台与锚泊优化方案是否满足设计要求,采用物理模型试验方法,制作1∶30试验平台模型,在国家海洋技术中心海洋动力环境实验室开展百余组不同波高、波周期、波向的不规则波、定常风和等效均匀流联合作用下,两点式躺地链系泊状态下的模型运动响应研究。对比分析试验结果与对应试验平台的设计指标,结果表明:同样海况下,风浪与潮流同向时,试验平台的运动响应更剧烈;流速1.14 m/s、4级海况时,试验平台最大横摇角为10.41°,“国海试1”平台无法开展正常的吊装工作;流速1.14m/s、6级海况时,试验平台最大横摇角为15.07°,“国海试1”平台搭载的试验测试设备无法正常工作;流速1.14 m/s、8级海况时,试验平台最大横摇角为20.21°,平台存在安全隐患,应采取避险措施;“国海试1”满足抗7级风浪的设计要求。该研究成果验证了改进后的国家海洋综合试验场“国海试1”平台满足抗7级海况的设计要求。因此,建议“国海试1”平台在6级海况下应停止试验作业,8级海况下应采取必要的避险措施。该研究为同类新型海洋平台水动力研究提供了参考。

风力发电塔基础预应力锚栓T型法兰连接系统计算方法研究

由于锚固区域基础刚度的影响,风力发电塔基础预应力锚栓组件受力不同于塔筒钢管间锻造法兰连接系统。基于Petersen计算方法的原理,推导出适用于预应力锚栓式风力机基础的计算方法,建立包含锚栓组件在内的单区隔和整体有限元模型研究基础约束刚度的空间效应。通过对单区隔和整体有限元计算所得锚栓拉力的对比发现,基础约束刚度的空间效应可忽略不计;通过对整体有限元模型计算结果和工程算法计算结果的对比,验证了工程算法的精度。

不同材质共享缆绳对浮式风电场系泊响应的影响

[目的]旨在合理设计浮式风电场的共享系泊系统,探究不同材质共享缆绳对浮式风电场动力响应的影响。[方法]首先,对浮式风电场设计共享系泊和传统(无共享缆绳)系泊方案,比较两种系泊方案的动力响应和经济成本,验证设计方案的可行性。其次,探究两类共享系泊系统对浮式风电场系泊响应的影响。最后,分析环境载荷的施加方向和缆绳材质对共享缆绳平均张力的影响。[结果]采用不同材质共享系泊系统的浮式风电场,其叶片张力近乎相同;两类共享系泊系统对风机位移和系缆平均张力的影响存在差别。此外,环境载荷施加角度和系缆材质也对风机位移和共享缆绳受力产生影响。[结论]该研究可为系泊系统中共享缆绳选型提供参考。

考虑风速概率的防风拉线风振疲劳损伤分析

为了掌握大风作用下地锚式防风拉线疲劳损伤特性,以新疆吐鲁番110 kV草杨一线为工程依托,构建了杆塔-导线-防风拉线体系整体有限元模型,分析了大风荷载作用下防风拉线的风振响应,建立了防风拉线线夹出口处节段有限元模型,研究了拉线钢股丝疲劳应力空间分布规律,分析了大风区防风拉线疲劳损伤。研究结果表明:风速对防风拉线轴向变形和应力影响较大,拉线外层钢股丝与内层钢股丝的轴向振幅时程变化具有高度一致性,在大风作用下,拉线外层钢股丝与内层钢股丝轴向振幅时程呈现强烈波动,风速越大,拉线内外层钢股丝的应力波动越大;在风荷载作用下,防风拉线内层钢股丝承受的轴向应力相对较小,而外层钢股丝应力相对较大;随着风速的增大,防风拉线的应力越大,拉线内外层钢股丝的应力波动也愈发剧烈;大风作用下防风拉线内外层钢股丝的疲劳损伤并不相同,拉线内层钢股丝的疲劳损伤小于外层钢股丝的疲劳损伤。

海上浮式风电系统的批钻链式锚群设计方案和施工技术

随着风电安装技术、海洋钻井成孔技术和工艺的进步,海上风电系统逐渐向远海、深海领域延伸,当水深超过50 m,甚至100 m后,考虑到安全性和经济性,海上风电基础由桩基式逐步转向漂浮式。现有大孔径嵌岩成孔、锤桩的桩基式底座已不能实现浮式风电系统锚定,基于此,利用海洋批钻钻井成孔、固井技术与工艺,采用批钻链式锚群,实现海上浮式风电系统的链式锚定。

深水漂浮式风机新型加肋吸力锚在位承载力分析

海上风电基础设计状况通常包括偶发极端状况、正常使用极限状况等。承载能力极限状态验算时风电机组荷载应取风电机组极限荷载设计值,正常使用极限状态验算时风电机组荷载应取风电机组极限荷载标准值。基于明阳青洲四海上漂浮研发项目,通过理论建模、数值仿真等方法,综合分析在位承载力的潜在影响因素以及不同荷载工况条件下的吸力锚及地基的受力特性等,从而综合评价本吸力锚基础结构设计方案。

漂浮式海上风电场共享系泊系统研究综述

浮式风电场建设是深海风能资源开发的重要举措,但成本问题严重制约了其商业化进程。近年来,共享锚点或共享锚泊线的共享系泊设计理念极大降低了浮式风电场建设成本,使规模化浮式风机建设成为可能。文章对共享系泊漂浮式风电场的研究现状和存在挑战进行综述,包括共享系泊浮式风电场动力分析方法和共享系泊系统锚泊基础承载特性等关键问题;总结目前浮式风电场概念设计的布局形式、可靠性优化方法和数值模拟手段等,指出共享系泊荷载传递特征及锚泊基础相关设计要点等。研究结论可为国内外深远海浮式风电场共享系泊应用提供参考。

黄茅海跨海通道高栏港大桥钢箱梁施工关键技术

黄茅海跨海通道高栏港大桥为(110+248+700+248+110)m全飘浮体系双塔双索面斜拉桥,主梁为分体式钢箱梁,标准梁段重约370 t、最大悬臂拼装梁段重约468 t,采用桥面吊机进行悬臂拼装,施工阶段抗风问题突出。通过设置塔梁三向临时锚固抵抗施工过程中的不平衡力及力矩,有限元计算结果表明塔梁三向临时锚固均满足受力需求;在边跨侧设置抗风临时墩,并依据受力分析结果确定抗风临时墩的钢管桩选用∅1200 mm×12 mm,平联、斜撑选用∅426 mm×6 mm,施工阶段安全渡台;通过设置横断面预拱度保证了钢箱梁成桥横坡;采用反力牛腿法在被吊装梁段和已安装梁段匹配侧施加成对反力有效减小匹配高差,保证了钢箱梁的顺利匹配安装;边、辅墩墩顶前一梁段的斜拉索二次张拉后再进行合龙,避免了施工期间边、辅墩支座出现负反力;中跨采用单边起吊加配重和自然温差配切的合龙方式。

风力发电机预应力锚栓笼组装控制与案例分析

文章针对风力发电机组预应力锚栓笼安装过程中的典型问题进行深入分析,从多个角度揭示问题成因及采取合理处置方案,旨在提高风力发电建设施工质量,为类似施工项目提供参考。

T/CRES0018-2023《风力发电机组预应力基础锚栓笼组合件技术规范》标准解读

风电领域锚栓笼组合件团体标准T/CRES0018-2023《风力发电机组预应力基础锚栓笼组合件技术规范》于2023年10月正式发布,规定了锚栓笼组合件的通用要求、安装要求及张拉要求,为陆上风力发电机组预应力基础锚栓笼组合件的设计、安装和张拉提供依据。本文介绍了该团体标准研制背景与意义、任务来源及制定过程,并详细解读了标准的主要内容,分析了标准的实施效果及后续工作建议,旨在促使相关方更好地理解该标准内容及使用该标准,推动该标准的广泛应用。

悬索-斜拉协作体系桥梁总体设计

韶关某跨江桥受航道和用地条件边界约束,桥梁跨径组合采用(23+340+23)m,全宽8.2 m,主跨恒载总重量达1500t;本桥边中跨比例远超出常规大跨桥型跨径比例范围,如何选择合理的桥型方案直接影响桥梁的安全性和经济性。为探索特殊条件下的桥梁设计方案,构造出一种新型地锚式悬索-斜拉协作体系结构;340m中跨采用单主缆悬索体系,23m边跨采用斜拉背索体系,主缆和背索通过塔顶钢锚箱平衡边中跨拉力;通过设置小角度微型抗风缆,有效解决了通航净空受限条件下抗风缆布置难题。通过方案比较和结构分析表明,在特定的条件下,采用背索斜拉-主跨悬索协作体系合理可行,为今后大跨桥梁建设,提供了可靠的参考和借鉴。

风力发电机组预应力锚栓失效分析及对策研究

近些年,风力发电机组大量投入运行,风机倒塔事件在各地频发,其中一部分倒塔是由于预应力锚栓失效导致。通过对基础缺陷、工具使用不当、锚栓笼安装不到位等锚栓失效案例进行分析,提出了对基础缺陷所在位置打孔,采用无机和有机灌浆料对基础进行灌浆加固处理等相对应的解决方案以及预防措施,取得了良好的效果,具有进一步推广价值。

系泊长度及配重对浮式风机平台运动响应的影响研究

本文基于某漂浮式缩尺样机实际工程项目,采用时域分析方法对该半潜式浮式风机平台瞬态响应进行数值仿真计算,深入研究了系泊长度以及配重块重量对锚泊系统导缆孔预张力和浮式平台运动响应的影响规律。结果表明,浮式平台的纵摇、纵荡和垂荡的响应幅值随着系泊长度的增大先增大后减小;增加配重块的重量,会导致平台的纵荡和垂荡先增大后减小,纵摇先减小后增大;当同时改变系泊长度和系泊配重块重量时,配重块重量不影响系泊长度对浮式平台运动响应的变化规律的影响。

山坡锚固式超大跨径空间缆索人行悬索桥探讨

为了降低峡谷景区超大跨径人行悬索桥的造价,提出一种山坡锚固式空间交叉网缆索体系的人行悬索桥。在峡谷景区两侧岩石山坡体之上,分散锚固马鞍抛物面空间交叉网缆索体系,取消桥塔结构,降低造价。相比左右两根互相分离的平行缆索体系,马鞍抛物面空间交叉网缆索体系可以产生水平向的分力,解决了人行悬索桥的大幅度侧向摆动问题,提高了峡谷景区人行悬索桥的抗风稳定性。结合某500 m级峡谷景区超大跨径人行悬索桥工程,开展动力模态分析,以便验证山坡锚固式空间缆索体系人行悬索桥的优越性。

预应力锚栓对风机基础应力分布的影响研究

针对预应力锚栓对风电机组扩展式基础应力分布的影响,以某10MW分散式风电项目为例,建立了有限元模型进行工程力学数值模拟。结果表明,锚栓预拉力可减小风机塔筒脱离基础的风险,使基础整体竖向受压,同时产生了横向的拉应力。锚栓预拉力对基础底部拉应力分布影响限于锚板周围2~3m范围,在此区域内基础底部拉应力随着锚栓预拉力增大而增大,锚笼环周围基础以径向拉应力为主,远端以环向拉应力为主。锚栓预拉力使悬挑板顶面最大拉应力位置稍微远离台柱,悬挑板与台柱交接部位受疲劳荷载影响较大,应适当增加配筋。为减小锚栓预拉力对基础的影响,可在基础下方浇筑混凝土垫座,并将锚栓锚固于该垫座底部,可有效缓解基础底部拉应力。研究成果可为类似工程提供有益参考。

拖曳锚在浮式风机中的设计计算方法

海上浮式风电具有广阔的发展前景,而高昂的建造成本是阻碍其发展的关键因素。拖曳锚因其制造和安装成本低廉,成为浮式风电锚固基础的一种选择。以黏土场地为背景,通过采用经验图表法、理论计算方法以及有限元方法对黏土场地拖曳锚的贯入深度以及承载力进行了计算。结果表明,厂家提供的经验方法的计算精度较低,适用于拖曳锚的初始选型;理论计算方法对土体的抗剪强度较为敏感;有限元分析显示,拖曳锚的埋深是控制拖曳锚承载力的关键因素;根据上述计算结果提出了浮式风机拖曳锚设计计算的流程。计算结果显示,在进行拖曳锚设计计算时,需要根据流程并谨慎选择土体的抗剪强度,以保证工程的安全可靠。

基于Φ-OTDR的海风机与海底电缆在线状态监测方法

利用自研的Φ-OTDR系统,在福建省某海上风电场开展了演示验证,实现了对海风机机组的启动-运行-停机等不同工况下的状态分析与诊断,总结了不同工况下的振动特征及诊断依据;以及针对海底电缆的水流冲击、锚害拖拽、抵近船只航行等监测预警功能,总结了不同海缆状态下及周边环境感知目标事件特征。实测结果证明该方案能够在线监测海风机与海底电缆状态,并有效感知周围环境,为提升海上风电场运维水平提供了可靠的技术途径。

漂浮式风电锚桩锤击过程桩身弹性吸能分析及选锤

漂浮式风电锚桩一般位于水域较深的海区,可在水面上进行锤击沉桩作业。但按传统选锤估算公式及锤击力学模型进行可打性分析选锤,常发生锤击能量偏小,沉桩效率偏低,贯入度趋于零的拒锤现象。文中应用桩身弹性原理为基础的动力打桩锤击力学模型分析方法,通过桩身的弹簧刚度解析,导出了在锤击力作用下,桩身弹性压缩变形量及吸能值,修正了选锤能量级别。为配接长送桩器的风电锚桩、入土较深的长桩及薄壁桩的沉桩施工,获得了更加贴近实际锤击工况的选锤能量级别。

漂浮式风电平台锚链检测机器人动力学仿真

提出一种新型锚链检测机器人用来检查海上漂浮式风电平台系泊锚链。与传统水下机器人相比,该机器人作业时沿锚链进行爬行作业。针对该新型锚链检测机器人,采用ADAMS软件对机器人沿锚链行进运动进行仿真分析。在此基础上,对机器人在锚链以45°和60°两种倾斜状态下的越障能力开展研究。结果表明,该锚链检测机器人在移动过程中运行平稳,符合结构设计要求,同时也为优化机器人结构提供重要数据。

系泊锚在海上浮式风机中的应用

综合调研现有海上浮式风机的种类、特征和系泊锚的基本情况,对于现有浮式风机常用的吸力锚、拖曳锚、重力锚在实际工程中的应用、设计施工考虑要点、优势与局限性进行分析。结果表明,深吃水立柱式(Spar)结构配吸力锚、半潜式结构配拖曳锚、张力腿平台(Tension Leg Platform,TLP)结构配重力锚是目前常用的配套形式,其中半潜式结构配拖曳锚认可度最高。上述结果可为我国海上浮式风机系泊锚型的选取与设计提供相应的参考依据。