海上风电场吸力筒基础沉贯特性研究

吸力筒沉贯特性是影响其工程应用的重要因素。基于海上风电场吸力筒导管架基础筒体下沉过程的实测数据,研究真实海床地基条件下吸力筒沉贯阻力的CPT计算方法的可行性以及DNV规范推荐的土体沉贯阻力的经验系数的适用性,分析黏土层和砂土层中沉贯阻力的组成和负压下沉过程中的筒内土塞机制。研究结果表明:CPT计算方法能够较精确地计算吸力筒沉贯阻力,DNV规范推荐的经验系数高估了海床地基中淤泥质土、粉质黏土层的黏土经验系数k_(f)(z)以及砂砾、中砂、粗砂层等砂土经验系数k_(p)(z);负压下沉过程中,筒内土塞体积的发展规律与海床土层分布及土体物理力学性质密切相关。

吸力筒基础在海上风电领域应用的重难点分析

目前,风电已成为我国除火电和水电外的第三大能源,海上风电发展潜力巨大,发电量在持续增加,但制约海上风电快速发展的因素主要集中在成本和技术方面。吸力筒基础作为一种新型的基础形式发展潜力巨大,在一定程度上可以解决传统固定式基础面临的技术难题,推动我国海上风电的可持续发展。吸力筒基础的应用虽可以有效降低风险,优化施工方案,但仍有很多技术难点问题尚未解决。本文主要介绍吸力筒基础的施工工艺流程,从设计和施工角度提出国内吸力式筒型基础在开发过程中存在的问题,并提出下一步需深入研究的方向,为吸力筒基础在海上风电中的发展提供借鉴,为批量化推动吸力筒基础的应用奠定基础。

海上风电吸力筒导管架基础关键施工技术

吸力筒导管架作为海上风电机组基础形式,在海上风电工程中具有施工迅速,安装效率高,水深适用范围广,可适用于浅覆盖层等优势。在吸力筒导管架的施工过程中,有一些重难点需要特别注意。其中之一是吸力筒的贯入过程。贯入是指将吸力筒沉入海底的过程,需要精确的控制和监测,以确保吸力筒能够牢固地安装在海底。本文将深入探讨风电吸力筒导管架基础形式的各个方面,包括施工过程、环境条件、技术难点以及研究成果,以及它在海上风电工程中的应用前景,从而可以满足不同水深和海洋环境条件下的需求,推动可再生能源的发展,减少碳排放,为环境保护做出贡献。

砂土中吸力式筒形基础冲刷数值模拟分析

为研究吸力式筒形基础在砂土中单向流作用下的冲刷机理和影响因素,本文通过建立三维数值模型,利用流体体积法跟踪自由液面和嵌套网格技术手段,基于重正化群湍流模型和梅叶-彼德推移质输运公式对吸力筒基础的局部冲刷进行模拟计算。结果表明:当流速较低时,吸力筒局部冲刷经历快速冲刷-缓慢发展-冲刷平衡3个阶段;当单向流流速大于2 m/s时,局部冲刷深度出现波动变化,且流速越大,流速对于最大冲深的影响越剧烈;吸力筒露出床面的部分越多,冲刷程度越大,达到冲刷平衡也更快;吸力式三筒基础筒间距影响水流下游方向筒基础内外侧局部冲刷深度的发展。本文研究结果可为工程中的吸力筒基础的设计运行和维护提供参考。

土质对三筒吸力桩导管架基础水平承载特性的影响

针对三筒吸力式导管架基础在粉砂质土、淤泥质土中的承载特性进行一系列的数值研究。选取不同厚度的粉砂质土和淤泥质土组合,利用ABAQUS有限元软件对不同土质组合下基础单向的水平承载能力、破坏特性和吸力筒的临侧土压力进行分析。研究发现:三筒吸力式导管架基础在不同土质组合下的水平承载能力呈规律性的变化,且随粉砂质土厚度的增加而增大。结构承载力在吸力筒侧壁的粉砂质土厚度为3~6 m时表现出最大的增长能力,研究结果可为实际工程中三筒导管架基础设计提供建议和参考。

三筒吸力式导管架基础循环承载特性研究

为研究长周期循环荷载对多筒导管架基础水平承载力的影响,在砂土地基中开展物理模型试验,考虑循环加载次数、循环幅值比及对称比等因素为变量,对基础在循环加载后的水平单向极限承载力进行分析。结果表明:随着循环荷载幅值比和循环次数的增加,基础周土的致密性得到有效提高,进而增强了水平极限承载力。同时循环荷载对称比的增加会减小基础的水平承载力。说明水平单调承载力受循环荷载极值差的影响,差值越大对于基础周土的致密化效果越好,水平承载力越大。

基于吸力筒型基础施工数据的沉贯阻力系数反演分析

基于广东某海上风电场的吸力筒型基础的静力触探数据和沉贯施工现场数据,将沉贯阻力公式转化为变化量形式,通过二元线性回归分析,得到场址浅表层不同类型地基的沉贯端阻力系数和侧摩阻力系数。结果表明,采用本文方法反演的沉贯阻力系数相比目前工程常用的DNV推荐沉贯阻力参数在计算吸力筒沉贯最大阻力上更准确,可用于设计、施工阶段准确分析筒体受到的沉贯阻力,指导并优化吸力筒型基础结构设计和施工。

海上风电吸力筒导管架基础关键施工技术

吸力筒导管架基础作为一种海上风电机组基础形式,具有施工迅速,安装效率高,水深适用范围广,可适用于浅覆盖层等优势。因此,文中介绍了吸力筒导管架的施工相关内容以及重难点,并基于我国一典型海上风电场,考虑工程场址的环境与施工条件,详细介绍了吸力筒的贯入以及导管架的安装,并对吸力筒贯入屈曲强度进行计算,并利用有限元软件导管架吊点强度进行校核。研究得到的相关成果可为其他海上风电工程提供参考。

混合土层吸力筒沉贯阻力算法研究及应用

为补充DNVGL-RP-C212规范关于混合土层内吸力筒沉贯阻力计算参数的不确定描述,基于长乐外海风电场多个吸力筒基础的沉贯负压监测成果,对黏土—砂混合土层内吸力筒沉贯阻力算法进行研究。提出了基于黏粒含量确定侧阻力修正系数kf的算法,引入桩基工程中基于静力触探试验(CPT)的fs计算桩侧剪切强度的经验算法,并对其进行修正,用于计算吸力筒的沉贯侧阻力。对两种算法的准确性进行了验证,对其可靠性进行比较,提出了以前者计算结果为准,后者计算结果作为校核依据的建议。

砂土中吸力式三筒基础水平承载特性试验研究

通过一系列小比尺模型试验对吸力式三筒基础水平荷载作用下的承载特性进行了研究,分析了长径比、荷载作用方向和筒间距对吸力式三筒基础承载力影响,试验包括3个长径比、3个荷载作用方向以及3个不同筒间距.试验结果表明:不同工况条件下得到的吸力式三筒基础荷载-位移曲线特性有所不同.相同筒重、不同筒间距下,增大筒的长径比有利于提高水平承载力,但在基础失稳前,沉箱基础模型水平位移随长径比的增加而增大.荷载作用方向对吸力式三筒基础联合工作区域影响显著,荷载最有利方向为0°,此时对应的联合工作效应区域最大;最不利方向为60°,此时筒-土间的联合工作效应最弱.相同尺寸和荷载方向条件下,随着筒间距的增加,承载力有不同程度的上升,长径比越大,承载力增加幅度越明显.

海上风电吸力式筒型基础应用研究

[目的]筒型基础是一种极具潜力的环境友好型海上风电基础,如何有效的实现筒型基础顺利下沉到设计深度和下沉过程结构垂直度的精准控制,避免筒内土塞隆起或筒裙及分舱板变形甚至屈曲带来的安装风险是筒型基础应用层面的关键问题。[方法]通过总结吸力式筒型基础在国内外风电工程中的应用,分析了筒型基础施工过程中下沉和调平两个关键问题涉及的相关机理和方法。[结果]研究表明:准确预测复杂土质条件下筒型基础施工过程下沉阻力及施工临界吸力和施工过程可能发生的结构变形等不稳定性态分析将有效规避单筒型、多筒型和单筒多舱复合型筒型基础吸力下沉调平过程中的施工风险。[结论]海上风电吸力式筒型基础应用总结分析,可以为实际工程提供筒型基础下沉和调平施工方案的相关参考。

海上风机吸力式筒形基础抗压承载模式研究

吸力筒基础具有承载能力高、工艺简单、施工方便等优势,越来越广泛地应用于海上风电基础设计中。目前,吸力筒基础抗压承载计算方法尚没有统一的标准。为了降低海上风电基础设计成本,本文基于现有的API规范和地基承载力理论,总结3种不同吸力筒抗压承载模式,并提出“筒盖+筒壁外侧摩阻力”承载模式;根据工程案例和有限元软件PLAXIS验证其合理性,得出“筒壁端+筒壁内外侧摩阻力”承载模式和本文提出的“筒盖+筒壁外侧摩阻力”承载模式的计算结果符合DNV-OS-J101规范标准;按照本文提出的吸力筒抗压承载模式设计吸力筒尺寸,最大可降低13%的设计基础材料成本,有利于为海上风电吸力筒基础设计提供参考依据。

海上风电吸力筒-导管架风机基础筒顶连接结构研究

近年来,全球海上风电产业迅速发展且呈现出风场规模化、风机大型化、不断向深水远海发展的趋势。吸力筒-导管架式风机基础结合导管架和吸力式筒型基础两种结构优势,能够发挥两种结构各自的优点,能够适应海上风电产业发展的要求,在海上风电领域有着广泛的应用前景。目前,行业内主要研究工作主要着眼于吸力筒结构和土壤相互作用的机理和受力特点研究,但是吸力筒和导管架的融合连接结构形式相关研究和成果相对较少。研究海上风电吸力筒-导管架基础连接结构形式,采用基于SACS程序与PLAXIS 3D程序的海上吸力筒导管架基础一体化设计流程进行结构受力分析和变形情况研究,试图从不同连接方式研究两者连接的结构可行性和其刚度特性,从而得出较为合理且经济的连接结构形式。

吸力筒型基础海上拆除技术

中国近海油气资源开发自20世纪80年代开始进入快速发展时期,早期建设的海上石油平台大多已接近设计寿命,未来将陆续退役并予以拆除。钢制导管架型基础海洋平台建成数量多,安装及拆除方案非常成熟。吸力筒型基础自20世纪90年代才开始在国内使用,拆除案例比较鲜见。结合现有海洋平台拆除技术,以某海上测风塔拆除项目为例,文中提出了3种吸力筒型基础海上拆除技术,从技术可行性、操作安全性角度对3种技术方案的优劣进行了比较分析。3种技术方案总体均可行,但在可操作性上存在差异,仍需进行深入研究。文章所述关键技术对类似吸力筒型结构及常规导管架基础结构都具有典型的工程实际参考价值。

三筒吸力桩式导管架基础海运绑扎方案研究

招商局重工(江苏)有限公司承接的中铁大桥局长乐外海海上风场10个三筒(吸力桩)导管架完成第一批的制造,需将导管架吊装至运输船后进行海运绑扎,运输至目标风场。为保证导管架运输在船舶长时间航行过程中的安全性,设计一种绑扎工装,用于导管架在运输船上的固定,以保证导管架结构在运输过程中不受破坏。

基于台风-浪时间历程荷载的风机-吸力筒导管架基础耦合分析研究

吸力筒导管架基础是一种经济高效的新型海上风电风机基础形式,由于国内、外尚缺乏专门的规范、标准用于指导吸力筒基础设计,尚无法在国内推广应用。本文通过研究风机-风电机组塔筒-导管架-筒体基础作用机理,建立了一套广东区域的台风-浪时序荷载模型,开发了基于台风-浪时间历程荷载的风电机组-塔筒-风机基础一体化设计方法及耦合分析模型。该关键技术可用于评价长期动荷载作用下基础的承载力及累积变形,可为国内吸力筒基础设计提供参考。

砂土中吸力筒沉贯阻力模型试验研究

利用三个不同尺寸的吸力筒单桩模型在砂土中进行安装阻力试验,模型基础在自重作用下下沉到一定深度以后,使用真空调节罐与真空泵逐级施加荷载,使其继续下沉。将试验得到的负压—沉贯深度曲线与现有理论方法进行比较,进而验证对比砂土中沉放阻力计算方法的准确性。对比分析发现,Houlsby&Byrne不考虑安装造成的应力增强的沉贯阻力计算方法最为接近试验结果。

海上风电机宽浅式筒型基础渐进破坏研究

海上风电的吸力筒基础在服役过程中受到来自风、浪、流、地震和船舶停靠带来的水平荷载作用,从而使吸力筒基础产生平移和转动地基变形,这种地基变形累计会导致结构整体失稳破坏。宽浅式吸力筒基础埋深较浅,基础-土体相互作用机理与传统浅基础不同。因此,在极限载荷作用下基础的渐进破坏机理尚不明确。利用土工离心机对不同筒径比的宽浅式吸力筒基础进行试验,分析了基础在砂土中的水平极限承载特性。基于Abaqus有限元模型,进一步分析了吸力筒基础的渐进演化失效模型,揭示了破坏过程中矢量旋转中心位置变化曲线,提出了考虑旋转中心位置变化的水平极限承载特性计算模型,为宽浅式吸力筒基础设计提供参考。

海上风电场基础形式及配套施工技术

根据不同的水深及地质条件,结合已建成的海上风电场基础形式及施工方法,介绍和研究了重力式、单桩、群桩、设置沉箱、沉井及吸力式筒形基础等几种形式。对不同的基础形式,分别提出了自升式平台、浅吃水半潜驳、打桩船及整体浮运吊装等相应的基础施工方法。根据风机机组类型,对塔筒和风机的安装也做了介绍。

海上风电基础研究现状与可持续发展分析

海洋面积约占地球面积的2/3,具有丰富的资源储备。海上风能与陆地风能相比,海上风电具有风力稳定平稳、海域范围广、噪声污染小等优点,发展前景广阔。海上风电基础是制约海上风电发展的重要因素,开发适用于海上风电的新型基础型式刻不容缓。针对这一问题,对海上风能的发展、风机基础型式、不同基础型式的适用范围等问题进行了论述。