海上樁式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究.pdf

1、海上風(fēng)能是一種豐富的清潔可再生能源，然而海上風(fēng)能發(fā)電機(jī)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)所處環(huán)境惡劣性，致使其施工困難、建造成本高。因此，海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性、安全性與穩(wěn)定性成為了當(dāng)今研究的熱點。本文在缺乏國內(nèi)相應(yīng)設(shè)計規(guī)范的條件下，對樁式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和疲勞壽命進(jìn)行了研究與分析。 本文在選型優(yōu)化研究的基礎(chǔ)上，選用四樁式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。研究包括：環(huán)境荷載計算、結(jié)構(gòu)靜動力計算分析與疲勞分析。 (1)環(huán)境荷載主要計算波流荷載和地

2、震荷載。波流力采用五階stokes波理論和波流共同作用下斜樁受力分析；對于動力分析，采用了文圣常方法計算波浪譜。計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，波流的水平推力比上部風(fēng)機(jī)水平力大，是結(jié)構(gòu)荷載的重要組成部分。分別采用頻域與時域?qū)Φ卣鸷奢d進(jìn)行了計算與分析。 (2)結(jié)構(gòu)靜力計算采用ANSYS軟件，用pipe16單元模擬桿件，樁土相互作用分別采用固定端約束的六倍樁徑法、Combin14線形單元模擬的m法和Combin39非線性單元模擬的p—y曲線法。其中p

3、—y曲線法計算出的結(jié)果最大，在缺乏實測資料時，可用于極限荷載狀態(tài)下的風(fēng)能發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)分析。 (3)為了保證風(fēng)機(jī)的正常運行，還需討論風(fēng)機(jī)的動力分析。模態(tài)分析確定其前十階自振頻率在0.35-4.5Hz之間，其中一階自振頻率為0.352Hz；諧響應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，環(huán)境荷載均能避免和結(jié)構(gòu)發(fā)生共振；波浪與地震的譜響應(yīng)和時程分析結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)在此荷載作用下均能保持穩(wěn)定。 (4)由于風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的荷載大部分為循環(huán)荷載，因而對其進(jìn)行疲勞壽命分析是必