海上重力式基础结构LNG接收站设计方法及应用

根据国内外调研资料,归纳整理海上LNG(液化天然气)接收站重力式基础结构(GBS,gravity based structure)的概况、结构设计方法及难点解决方案,并提出海上重力式基础结构LNG接收站在国内的应用展望和亟待解决的问题。亚得里亚海LNG接收站的结构设计为GBS的典型结构,基于半概率极限状态设计法,采用有限元方法分析获得从建造到应用的各阶段结构受力状态。结构设计的主要难点包括LNG储罐要求的混凝土温度梯度控制、绝缘材料湿度梯度控制,以及结构整体的抗震可靠性。通过预埋发热电缆和安装柔性钢衬垫隔绝水汽,可以解决温度和梯度的变化,通过有限元分析地震作用下的地基-结构相互作用,以论证结构抗震试验。由于资料有限,需要对GBS的详细设计及施工等开展进一步研究,其在我国未来的能源进口、海上天然气开采等方面具备应用潜力。

水下结构物重力基础贯入及抗剪性能有限元分析

为提高水下结构物重力型基础的承载能力,有必要将部分结构型钢贯入海床以提高其侧向抗剪性能,参考桩基础的贯入计算以及土力学条件,采用理论公式对于重力基础的贯入和侧向稳定性进行计算。为保证设计可靠性,同时对理论计算进行验证,对重力基础的贯入和侧向稳定性进行了耦合欧拉-拉格朗日显式有限元分析。分析表明:理论计算和有限元分析的结果接近,在设计时可采用理论公式计算值,通过设置一定的安全系数,满足水下结构物重力基础的贯入和侧向抗剪稳定性要求。

重力式台接承台桩基础台身竖向裂缝分析及处置

依托实际工程中重力式台接承台桩基础台身竖向裂缝问题,应用Midas FEA NX对桥台的温度场及应力场进行有限元仿真,得出了大体积混凝土浇筑后的温度、应力结果。根据该桥台裂缝分析与仿真分析结果,探讨出台身竖向开裂的成因,并给出具体的开裂处置方案。

砂土上复合重力式基础承载力包络面及系泊点研究

重力式锚固基础具有较好的稳定性和环境适应性,是砂土海床上锚固海上浮式平台时较为可靠的方案.根据现有研究可知,添加裙板可提升重力式基础的各向承载力,对重力式基础打孔可减少基础所受水动力.为提升重力式锚固基础的承载能力和使用性能,本文提出了一种带有裙板和底部打孔的复合重力式基础,可显著减少传统重力式锚固基础的成本、减少基础底部水动力、便于基础贯入土体内部.本文基于有限元极限分析方法,首先研究裙板和打孔对基础竖向承载力的耦合作用,发现裙板可提升基础承载力,打孔率较高时基础承载力降低,在临界打孔率内时基础承载力不变,随后求得临界打孔率内复合重力式基础的三维承载力包络面.考虑复合重力式基础实际运用问题时,基础的实际承载能力与锚固点位置相关,使用基础的三维承载力包络面可求得最佳锚固点位置.基于实际的波浪流参数,求得基础承受的波浪力等外荷载,建立复合重力式基础的受力模型,将复合重力式基础的受力转化为三维承载力包络面中的荷载路径,求解荷载路径与承载力包络面的交点方程式得到基础提供的系泊力,对比不同系泊点位置和系泊角度得到的系泊力,发现在重力式锚固基础底部水平系泊可以为系泊缆提供最大系泊力.

大断面矩形顶管重力锚固基础力学特性分析

随着顶管断面尺寸的不断增大,顶管工程对顶推力的需求也在逐步增大。由于滨海软土具有承载力低且压缩性高的特点,因此传统后座墙式的反力结构无法提供安全稳定的顶推反力,其已经不适用于该类地区的顶管工程。为此针对滨海软土地区的顶管工程创新性地提出了一种新型反力结构——重力锚固基础。采用三维有限元分析软件对顶管施工过程中的重力锚固基础进行模拟,研究重力锚固基础的力学特性。结果表明:顶推反力将会造成基础底板的局部应力集中与非均匀变形;重力锚固基础利用基础底板、凸榫、锚杆和复合地基的组合结构有效抵消了顶推反力,控制了基础底板的位移与变形;重力锚固基础会因基础底板的向上翘曲变形而损失摩擦力,需使用锚杆控制翘曲变形。相关成果对新型重力锚固基础的设计有重要参考价值。

重力式海上风电机组基础施工技术的应用

重力式基础的预制技术已经较为成熟,但在施工过程中还存在难点。文章围绕重力式基础展开研究,对重力式海上风电机组基础的施工技术要点进行分析,并通过应用实例进行验算,充分发挥重力式基础的优势,促进海上风电技术进一步发展。

潮间带海上风电机组重力式基础接地特性

为研究重力式基础海上风电机组接地特性,应用CDEGS仿真软件对重力式基础潮间带海上风电机组接地装置的工频特性参数和冲击特性参数进行了系统计算,讨论了海水深度、粘土层土壤电阻率及厚度、砂石层土壤电阻率以及基础结构尺寸参数对重力式基础工频接地电阻和冲击接地电阻的影响。结果表明:潮间带海水深度对潮间带海上风电机组重力式基础接地特性影响很大,在海水深度小于0.3m时,潮间带海上风电机组重力式基础工频接地电阻和冲击接地电阻可能会超过规范允许值,随海水深度增加,工频接地电阻和冲击接地电阻迅速减小;工频接地电阻和冲击接地电阻随粘土层土壤电阻率、砂石层土壤电阻率增大而增大,随粘土层厚度增大而减小,但随着海水深度的加深,粘土层土壤电阻率、砂石层土壤电阻率、粘土层厚度对工频接地电阻和冲击接地电阻的影响逐渐减小;重力式基础的结构尺寸,如直径和埋深对接地电阻的影响有限。

新型重力式海上风力机基础结构动力特性分析

提出一种新型海上风力机重力式基础结构形式,介绍其构造与特点。以5 MW风力机为例建立该新型基础及上部结构的整体有限元模型,进行自振特性与地震响应分析,并重点讨论环境水体对结构动力特性的影响。结果表明:1)该新型结构,塔筒柔而基础刚,形成"二元"刚度体系;2)考虑环境水体作用的结构自振频率较未考虑水体作用时小,且振型中的水体淹没部位参与越多,自振频率的减小越显著;3)因水体"附加质量"效应,水下结构地震反应增强,水上结构则不然,其反应略微减小。建议进行重力式海上风力机基础的抗震设计时,应考虑环境水体影响,否则计算偏于危险。

横向荷载作用下珊瑚砂地基中重力式基础的倾斜计算

重力式基础的抗倾覆性能对于保证高耸结构的安全使用非常重要,而基础的倾斜计算是抗倾覆设计的一项重要工作。采用传递矩阵法对重力式基础的倾斜进行了计算和分析,并分别分析了倾覆力矩、基础尺寸和地基变形模量对基础倾斜的影响。计算结果表明,增大基础宽度和地基变形模量均可提高基础的抗倾覆性能。

水下挤密砂桩加固海上风电重力式基础地基研究展望

文章针对软土层厚度10m左右下伏基岩的地层结构,从控制海上风机垂直度和经济性角度论述水下挤密砂桩加固重力式风电基础地基的优势,分析水下挤密砂桩加固黏性土及砂性土地基的机理。结合风电实例工程,依据最不利荷载组合对水下挤密砂桩复合地基承载力、稳定性和沉降进行了详细计算,并提出了保证重力式基础不均匀沉降的措施。结果表明:采用水下挤密砂桩复合地基加固软弱土层可以满足重力式基础承载力及不均匀沉降的要求。

复合荷载作用下锚杆重力式海上风机基础的地基承载特性

针对最近提出的锚杆重力式海上风机基础形式,采用通用有限元分析软件ABAQUS研究了复合加载条件下此新型基础的承载特性。采用Swipe方法与固定位移比法构造了V(竖向)-H(水平)荷载平面的地基破坏包络线,计算结果表明:随着弯矩的增大,包络线会逐渐缩小。

中欧预应力重力式风机基础设计方法分析与比较

对中国与欧洲关于预应力重力式基础设计的规范性文件作了简要概况,着重从地基承载力计算、基础稳定性检验、基础沉降和倾斜允许值、锚杆笼设计等方面对比分析了中欧规范的异同点,得出了一些有意义的结论。

重力坝基础应力分析微机计算系统

本文采用微机计算系统分析重力坝基础应力，可免除大量繁冗，重复计算，提高应力分析的效率和计算精度，算例表明，该计算系统具有正确性和高效性，适于工程应用。

重力式海上风力机雷电暂态响应研究

针对重力式基础海上风力机的防雷保护问题,该文构建一体化电磁暂态模型,基于电磁暂态软件ATP-EMTP研究雷电暂态响应,并分析叶片长度、塔筒高度和桨叶旋转角度等关键因素的影响。仿真结果显示:雷击引起MV级的暂态电压变化,并呈现欠阻尼式振荡衰减,塔基处仍存在kV级的响应电压;桨叶长度和风力机塔筒高度均与雷电暂态响应幅值成正相关;当遭受雷击的叶片与水平面夹角呈90°时,机舱处暂态电压最高。

一种新型重力式海上风机基础承载特性分析

海上风电机组的基础所处的工作环境特殊,遭受的荷载复杂。现有的基础类型均存在成本高、施工难等问题。因此,急需研究和开发成本低廉、施工简便的海上风机基础形式。本文提出了一种新型重力式海上风机基础的概念设计,基于传统的重力式基础,将预应力锚杆应用于其中,组成一种新型的基础形式:锚杆重力式海上风机基础。采用通用有限元分析软件ABAQUS对此新型基础的承载特性进行了三维有限元数值分析,探讨了锚杆重力式基础在外荷载分量的单独作用下,地基土体的承载特性和破坏机理以及锚杆的主要作用。结果表明,锚杆的存在显著地提高了地基极限承载力并改变了地基破坏形式。这说明了锚杆重力式海上风机基础具有良好的应有前景。

锚杆关键参数对锚杆重力式海上风机基础承载特性的影响

针对最近提出的锚杆重力式海上风机基础,采用有限元分析软件ABAQUS研究了锚杆的关键参数对此新型基础承载特性的影响。结果表明:增加锚杆数量可以提高基础的承载力并减小单根锚杆的轴力。但是当锚杆数量增加到一定程度时,会使其间距过小,引起地基中应力的叠加,降低锚杆群的承载效率,因此锚杆数量存在上限。基础承载力几乎随锚杆直径的增加呈线性提高,锚杆直径越大对基础稳定越有利,因此在可行的情况下,应尽可能地选用大直径锚杆。锚杆环直径的增大相当于增大了基础抗倾覆力矩的力臂,因此对弯矩承载力是有利的,但由于锚杆群对地基等效刚度的改变,竖向承载力会随着锚杆环直径的增大而先增后减。设计时要综合考虑各个承载力因素,选用合适的锚杆环直径。

重力式基础陆上风机结构长期动力特性试验研究

为了揭示陆上风机服役期间动力特性发展规律,针对现有重力式基础支撑的陆上风机结构开展1∶50缩尺模型试验,结合相似性理论获得风机结构在服役状态下的整机频率和阻尼演变规律.建立顶部集中质量—塔架—基础的简化模型,基于相似性理论和循环加载装置开展7组相关试验.试验结果表明:陆上风机结构自振频率比在运行期间呈增长的趋势,且增长速率随着循环加载次数增加逐渐减小,结构阻尼比则呈逐渐减小的发展趋势;在循环加载过程中,基底土体应变水平和荷载频率对结构动力稳定性的影响较大.

海上风机重力式基础设计

结合福建漳浦六鳌海上风电场一期项目的地质条件,选取了重力式基础形式,并通过有限元计算软件,对该重力式基础进行了结构计算,指出该基础形式是海上风机在近海地质情况较好海域的理想基础类型。

重力式海上风电机组基础施工技术要点

海上风电机组的核心组成方式是海上风电重力式基础,在岩石地质条件和浅覆盖层中的使用较广。虽然重力式基础的预制技术已经相对成熟,但海上下沉施工是其难点。该文利用数值模拟的方式,分析重力式基础在风、浪、海流的联合作用下的下沉稳定性,介绍重力式基础的技术要点,结果显示在浅水区中具有较强的可行性。

海上风机重力式基础承载力校核与沉降分析

海上风机常用的基础型式有六种,即单桩、三脚架、导管架式基础、重力基础、负压桶基和浮动平台结构,重力基础是仅次于单桩基础应用最多的一种基础型式。目前研究人员对单桩基础的研究较为深入,而重力基础的设计、施工技术方面研究较少,相关技术还极为不成熟。基于此,文章以Thornton Bank海上风电场为例,依照我国的相关规范进行了重力基础的承载力校核和沉降计算,给出了完整的计算方法和流程,并应用Plaxis 3D tunnel程序对重力基础的沉降进行三维有限元分析,将有限元分析结果与设计计算结果及规范限值进行了对比,得到了一些有益的结论,可为今后我国海上风机基础设计提供参考。