风电机组浮态对风机运输船浮运的影响分析

针对海上风电一体化安装技术中的浮运安全,采用海洋工程设计软件MOSES气垫模块对风电机组的自浮状态进行模拟.通过对船体及风电机组的各向加速度、位移及拖缆力等因素的模拟分析,研究了风电机组初始浮态对风机运输船浮运过程中动力响应的影响.结果表明:随着风电机组的吃水增大,运输船的浮运稳性变差,当风电机组吃水在4,m以下时,其吃水变化对风电运输船浮运的动力特性影响较小;可将4,m设为风电机组的安全吃水深度.在一定范围内,风电机组的筒型基础内外液面高度差越大,船体及风电机组在浮运过程中越平稳和安全.     

海上风机复合筒型基础负压沉放调平

复合筒型基础是一种巨型宽浅式负压沉箱基础,其筒内设置分舱以对托航、沉放、调平等进行控制.渗流与负压是筒型基础重要的研究内容,而目前尚未发现对复合筒型基础的相关研究.针对复合筒型基础,通过数值模型研究了其沉放调平渗流特性,以出口水力梯度为控制条件,建立了均质砂土中临界负压计算公式,并与无分舱板情况进行比较;最后分析了土质分层和渗流"反作用"对渗流场的影响.结果表明:分舱板使筒型基础沉放临界负压降低约10%,调平临界负压随倾角迅速下降;分层土体中相对渗径变长,临界负压增大,不容易发生渗透破坏;渗流使筒内土体疏松,渗透系数变大,造成内侧土体中水力梯度减小,对土体渗透稳定起到保护作用.     

气压对海上风电一步式运输安装船稳性的影响

海上风电一步式运输安装船由船体和端部两个带有风电整机的大尺度复合筒形基础组成.一步式运输安装船为非自航船,在运输的过程中通过与拖轮连接提供动力.筒型基础内部布置有分舱板,在基础内部形成7个舱室.拖航过程中,对筒形基础舱室内部充气使其起浮,与船体凹槽处顶盖板紧密接触.通过模型试验测定了两者之间的竖向压力以及拖航时船体的运动响应.试验结果表明:舱室内气压的大小会影响到筒型基础与船体接触力的变化及船体的稳性,即气压大时,筒型基础与船体接触力大,船体的稳性较好;气压小时,筒型基础与船体接触力小,船体的稳性较差.     

筒型基础海洋平台气浮拖航稳性分析

介绍了筒型基础平台充气浮运的浮稳性和自由运动周期的理论分析方法。气浮体的浮稳性通过稳性高参数来判断，并提出了稳性高参数的计算式。气浮体的自由运动周期采用单自由度弹簧体系来计算，部分参数通过试验确定。理论计算得到的稳心半径与模型试验和现场原型试验的测算值非常吻合，气浮结构的静稳性分析理论和浮态分析理论得到了相互验证。最后利用气浮分析理论对一工程结构进行了计算分析。     

海上风电四筒导管架基础下放过程试验研究

筒型基础结构下水安装过程中，将经历筒裙入水、筒内气-水置换、筒顶完全入水直至入泥到设计深度的复杂施工过程．基础下放通过浪溅区时受到砰击荷载作用，可能出现吊缆过载断裂和松弛失效现象，且下放过程基础与缆绳耦合响应，影响基础稳性．采用筒内主动存储一部分气体的下放方式，不但可以有效控制自重入泥阶段，在水中下放时，可以有效降低缆绳吊力，明显增强筒型基础下放过程中姿态的控制能力．针对海上风电四筒导管架基础下放施工过程中气-水置换关键技术，考虑筒内主动憋气的下放安装施工方法，采用动态下放和稳态响应两种形式，研究波浪环境荷载下不同初始吃水工况下气垫响应机理、基础运动特性和吊缆张力响应规律，明确施工过程中吊缆的安全性能．研究表明：筒型基础憋气下放至顶盖完全淹没前，筒内气垫压力和气垫高度线性增长，不同初始吃水工况下筒内气垫压力增长速率相同；筒型基础顶盖完全淹没前筒内气垫高度线性增长，缆绳张力变化速率大于顶盖完全淹没后的阶段；基础通过浪溅区阶段时受到波浪砰击荷载作用，气垫结构对砰击荷载存在缓冲效应；气垫结构为基础提供浮力较大，且砰击荷载作用下基础受到向上的冲击力，通过分析吊缆动态放大因子和失效因子可知吊缆未...     

箱筒型基础结构拖航稳定性与自沉深度的分析、计算

本文通过大港油田埕海4号人工岛应急停靠点和栈桥的箱筒型基础结构拖航稳定性与自沉深度的分析、计算,得出箱筒在浮运过程中的稳性条件、自沉可达到的深度及达到设计标高所需的负压值,并通过实践验证了这一计算。     

海上风电复合筒型基础粉质黏土下沉试验分析

复合筒型基础的沉放是一项关键施工过程.沉放时土体在施工负压下受到扰动,土体中土压力和孔隙水压力发生变化,对沉贯阻力造成影响.针对复合筒型基础的沉放过程,在粉质黏土中开展了大比尺模型试验.试验中监测了基础舱内压力、周围土体的土压力及孔隙水压力的变化.通过理论计算,对试验模型沉贯所需负压进行预测,并将试验施加负压与预测负压进行对比.试验结果表明:基础周围土体土压力和孔隙水压力在负压作用下均减小,且筒壁内侧土体土压力减小程度大于外侧土体;沉放过程中基础发生倾斜时,通过向高舱处抽负压可以有效调整基础的倾斜度;预测负压大于试验施加负压,当使用Houlsby提出的计算方法计算筒型基础在粉质黏土中的沉贯阻力时,摩擦系数建议取0.3.     

防水型救生舱防护结构研究

参考潜艇结构设计方法,对耐水压150米的防水型救生舱环肋圆柱壳耐压结构的进行了研究,获得了壳板厚度、肋骨型材、肋骨间距和肋骨型号关键参数对耐压外壳所受关键应力和稳定性的影响。通过对外压容器的补强方式的比较和分析,确定了防水型救生舱舱门和观察窗开孔补强的方式方法和面积。通过数值模拟对舱段耐压结构的多种影响因素进行模拟计算,完成了整舱承压性能的应力应变模拟分析。结果表明,所设计防水型救生舱在2.25 MPa的外压下,舱体所受最大应力为100 MPa~300 MPa,整体形变最大值出现在舱尾椭圆封头的最中心,大小为6.1 mm。救生舱整体结构合理,对于防水型救生舱结构设计提供给了依据。     

半潜维修船下潜工况多功能浮力舱配置优化

为了解决半潜维修船压载能力不足、难以实现安全下潜这一问题,以初稳性高度值为目标函数,建立了半潜维修船下潜工况下多功能浮力舱配置及压载优化模型,并设计了两阶段方法实现对模型的求解.以半潜维修船携带维修设备的同时实现下潜至浮装吃水为例,解得安全可行的多功能浮力舱配置方案及相应的最优船舶压载方案,证明了模型的有效性,并通过变参数分析法总结了维修设备质量系数与浮力舱压载扩展系数对初稳性的影响规律.     

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。     

基于多元统计的筒型基础海洋平台拖航分析

以筒型基础海洋平台为研究对象,通过模型试验测定了不同拖航组合时的平台加速度、拖缆力、筒内气压力以及筒底水压力,并用因子分析和聚类分析对10个力学参数测试结果进行分析比较,用于筒型基础平台随浪、顶浪时最佳拖航方式的选取判别．因子分析结果表明,总方差的82％的贡献来自于前3个因子,所对应的平台x、y、z方向加速度、拖缆力、1#筒与3#筒气压力以及1#筒水压力为系缆平台拖航的特征力学参数．聚类分析结果表明,可以通过筒型基础平台拖航过程力学参数的测定来归属不同的拖航组合．     

基于响应面法的复合材料舱壁结构优化设计

为减轻船舶结构重量,提高船舶的承运能力,造船企业逐渐考虑采用复合材料结构替代常规的钢制舱壁结构。为得到最佳的舱壁结构设计参数,提出了一种将响应面模型与遗传算法相结合的优化设计方法。采用Box-Behnken设计方法,在设计空间中抽取样本点并进行模拟,建立舱壁最大变形、最大Mises应力及质量的响应面模型。利用遗传算法对响应面模型进行优化,得到Pareto最优解。仿真实验表明:与原先的钢制舱壁方案,优化后的质量减轻了约23%,最大变形基本与钢制舱壁方案一致。研究结果表明所提出的方案适用于工程结构多参数优化设计。     

筒型基础平台冰激振动下粘性土地基软化分析

为了解决由于海冰力对筒型基础平台作用而产生地基土软化,降低平台承载力的问题,应用冰激振动理论对筒型基础平台进行了冰激振动分析,通过相应的有限元计算得到筒体周围土体剪应力的最大变化幅值,并将计算结果与对应位置土体的抗软化极限应力进行了对比分析,结果表明:土体在冰激振动软化方面是安全的。提出一种判断筒型基础土体软化可能性的新方法,该方法可以对筒型基础平台冰激振动基础的安全性作出评价,对筒型基础平台的设计起到积极的指导作用。     

筒基平台气浮拖航倾斜角模型试验

以锦州9-3筒型基础系缆平台为对象,在拖航速度、筒位置以及平台吃水深度一定的条件下,通过模型试验测定了筒型基础平台以不同倾斜角度随浪与顶浪拖航时的平台运动加速度、筒内气压力、筒底水压力以及拖缆力,并对试验数据进行比较分析,用于研究倾斜角对筒型基础平台随浪与顶浪拖航时基本力学参数的影响分析．试验结果表明,设置一定的倾斜角度,可明显降低筒型基础平台拖航时的摇摆以及升沉运动的幅度,且随浪拖航效果要优于顶浪拖航效果;采用设置倾斜角度的方法来提高筒型基础平台的拖航稳性是以显著增大拖缆力为代价的．     

海上风电大直径宽浅式筒型基础抗弯特性分析

风机属于高耸结构物,承受巨大的弯矩是海上风电基础区别于其他常见结构基础的重要特征．大直径宽浅式筒型基础是适应海上风电特征荷载作用的新型基础型式．筒型基础的直径、入土深度、顸盖及侧壁厚度是控制其抗弯能力的重要技术参数．结合某海上风电工程实例,采用数值分析方法,系统研究了不同尺寸特征参数对筒型基础传递及抵抗弯矩荷载的影响,揭示了弯矩荷载作用下宽浅式筒型基础的失效模式及基础转动点位置;研究了地基承载力设计中等效均质算法的合理性．研究表明：基础抗弯承载能力随筒型基础的直径及入土深度的增加而显著增长;在弯矩荷载作用下,筒周围土体出现贯通的弧形破坏面而在基础下方土体中存在曲边三角形的稳定区;对于实际工程中的上软下硬成层土地基,经等效均质化后,将导致计算得到的基础抗弯极限承栽力明显偏高．     

基坑开挖对周边环境的影响分析

为探究基坑降水开挖过程中基坑及周边环境的响应,以西北某实际基坑工程为背景,通过Plaxis 3D软件建立模型,分析了基坑开挖过程中基坑及周边环境产生的变形和围护结构锚杆上力的变化.结果表明:基坑开挖产生的土体变形是一个三维问题,剖面土体的变形受基坑阴、阳角的影响,这种影响的强弱与剖面距基坑阴、阳角的距离有关;在基坑围护结构中,锚杆锚固效果比土钉好30%左右,桩锚支护效果比复合土钉墙好20%左右;下排锚杆比上排锚杆承担更多的主动土压力,其自由段轴力比上排锚杆大;位于复合土钉墙支护段附近的道路受基坑开挖影响,其倾斜方向由最开始的朝坑外倾斜转变为朝坑内倾斜;位于桩锚支护段附近的既有建筑变形均在相关规范允许范围内,周边既有建筑处于安全状态.     

纵倾角对筒基平台气浮拖航影响模型试验研究

以某四筒一简型基础平台为对象,就不同后倾纵倾角（后倾角）拖航组合,采用1：20的模型进行顺浪和逆浪下的拖航试验．通过测定各试验组合拖航过程中平台运动加速度、筒内气压力、筒底水压力以及拖缆力变化,并对试验数据进行对比分析,得到纵倾角对筒型基础平台拖航基本力学参数的影响,进而得出其对平台拖航稳性的影响．结果表明：设置一定的后倾角,可明显降低筒型基础平台拖航时的摇摆以及升沉运动的幅度,但后倾角对提高平台拖航稳性是有限的,与逆浪拖航相比,后倾角对平台顺浪拖航影响较大．对于该四筒一筒型基础平台,在顺浪和逆浪拖航中,当设置1。的后倾角时,平台的拖航稳性和耐波性均最高．     

气浮结构的静稳性分析

建立了结构气浮静稳性分析的理论方法。导出了非对称多体气浮结构的初稳性高度的计算式。理论计算得到的稳心半径与模型试验和现场原型试验的测算值非常吻合 ;通过稳性高参数与静稳性曲线切线斜率的比较 ,气浮结构的静稳性分析理论和浮态分析理论得到了相互验证。所建立的气浮结构静稳性分析理论和浮态分析理论符合实际情况 ,可以在工程中应用 ;由于气浮力折减系数的影响 ,气浮体的浮稳性比对应的实浮体的浮稳性差