雙體坐底式風(fēng)電吊裝平臺(tái)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析.pdf

1、沿海潮間帶灘涂區(qū)域,漲潮時(shí)海水淹沒,落潮后露灘,主要用于海水養(yǎng)殖和通航,其利用價(jià)值較低;但潮間帶區(qū)域風(fēng)能資源豐富、儲(chǔ)量巨大,并且地勢(shì)平坦,具備開發(fā)沿海風(fēng)能的資源條件。基于潮間帶灘涂區(qū)域水深較淺、淤泥質(zhì)地基承載力弱,常規(guī)自升式風(fēng)電安裝船/平臺(tái)因吃水限制,無法進(jìn)入該區(qū)域作業(yè),其地形條件及水文特點(diǎn)給工程帶來了很大的難度。在潮間帶灘涂地區(qū)實(shí)施風(fēng)電開發(fā),需要研制專用的風(fēng)電場(chǎng)工程船/平臺(tái),故開展對(duì)潮間帶風(fēng)電吊裝船/平臺(tái)的研究具有一定的理論價(jià)值與實(shí)際

2、意義。
　　本文以一新型潮間帶雙體坐底式風(fēng)電吊裝作業(yè)平臺(tái)作為研究對(duì)象,提出了平臺(tái)基本方案,對(duì)平臺(tái)主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì);并基于規(guī)范計(jì)算了極端環(huán)境載荷作用下、片體坐底面積喪失20％情況下、不利的受力狀態(tài)下平臺(tái)的坐底穩(wěn)性。
　　根據(jù)平臺(tái)工作要求和布置情況,估算平臺(tái)的重力及功能載荷,確定了空平臺(tái)重量以及包括作業(yè)載荷在內(nèi)的可變載荷。分別計(jì)算平臺(tái)在最大吃水坐底時(shí)正常作業(yè)工況及自存工況下的風(fēng)載荷、流載荷、波浪載荷等環(huán)境載荷以及海床支持力。

3、其中,風(fēng)載荷及流載荷基于規(guī)范直接計(jì)算確定;在計(jì)算波浪載荷時(shí),采用設(shè)計(jì)波方法基于斯托克斯波理論和線性波理論分別進(jìn)行計(jì)算,最終確定平臺(tái)的波浪載荷。
　　運(yùn)用MSC.Patran/Nastran軟件建立平臺(tái)結(jié)構(gòu)的有限元模型,選取滿載靜載狀態(tài)、半潛漂浮作業(yè)、水中坐底作業(yè)、完全退潮時(shí)坐底作業(yè)以及風(fēng)暴條件下坐底自存、坐底面積喪失情況下自存等23種典型工況,分別施加載荷及邊界條件,采用有限元直接計(jì)算的方法對(duì)平臺(tái)體結(jié)構(gòu)的屈服強(qiáng)度進(jìn)行分析。計(jì)算結(jié)果

4、表明,平臺(tái)在相應(yīng)作業(yè)載荷及環(huán)境載荷作用下,其正常作業(yè)和自存工況下的應(yīng)力均小于相應(yīng)材料的許用應(yīng)力,平臺(tái)體結(jié)構(gòu)滿足規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
　　應(yīng)力結(jié)果表明,作業(yè)狀態(tài)下,高應(yīng)力區(qū)域主要集中在起重機(jī)所在處上殼體外板和艙壁;特別是當(dāng)起重機(jī)位于平臺(tái)駕駛室上方作業(yè)時(shí),履帶前輪處上殼體外板應(yīng)力水平較高。坐底自存時(shí),立柱與上殼體連接處內(nèi)側(cè)立柱外板應(yīng)力較大。在任何工況下,片體機(jī)艙和發(fā)電機(jī)艙底部縱橫艙壁交接處應(yīng)力始終較大。設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)以上高應(yīng)力區(qū)域應(yīng)特別考