冰區(qū)海上升壓站整體結(jié)構(gòu)安全評價.pdf

1、隨著世界海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國的海上風(fēng)電場進入大規(guī)模規(guī)劃開發(fā)階段，單個風(fēng)電場的總裝機容量將達到200～300MW。參照國際已有的建設(shè)經(jīng)驗，對于距離海岸15公里以上的風(fēng)電場一般都需建設(shè)海上升壓站平臺。
　　作為海上風(fēng)電場的電能聚集地，海上升壓站在整個海上風(fēng)電場中居于核心地位，其所處的海洋環(huán)境十分復(fù)雜。海上升壓站平臺在運行過程中不僅受到風(fēng)、海流、波浪等海洋載荷作用，同時對于某些特定區(qū)域還需要考慮地震和海冰載荷影響。在如此復(fù)雜的海

2、洋環(huán)境條件下，海生物附著、海水腐蝕、地基沖刷和疲勞荷載作用等不利因素都將導(dǎo)致升壓站平臺的構(gòu)件和整體結(jié)構(gòu)強度的降低，威脅其使用壽命和可靠性。本文針對海上升壓站平臺的結(jié)構(gòu)靜力響應(yīng)、地震反應(yīng)、冰激振動、疲勞壽命評估及塑性倒塌分析等方面展開深入研究，提出了針對于冰區(qū)海上升壓站結(jié)構(gòu)全面安全性評價的方法。
　　本文所開展的主要工作包括:
　　(1)采用海洋結(jié)構(gòu)分析程序SACS，建立海上升壓站-樁基礎(chǔ)-地基的整體有限元計算模型。根據(jù)海洋水

3、文和氣象資料，計算得到風(fēng)、波浪和海流引起的動力荷載時程，同時考慮潮汐、海生物生長、海底沖刷和淘蝕的影響。根據(jù)DNV相關(guān)規(guī)范確定荷載工況組合，據(jù)此開展有限元分析，并確定海上升壓站平臺設(shè)計的控制工況、控制荷載及作用方向。
　　(2)研究了地震載荷對海上升壓站結(jié)構(gòu)的影響?；谧V分析和動力時程分析方法，得到了海上升壓站平臺在地震載荷下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)，開展了地震荷載作用下結(jié)構(gòu)安全校核。
　　(3)依據(jù)自激動冰力的產(chǎn)生機理，確定了該海上升壓

4、站發(fā)生冰致自激振動分析的條件。進一步開展海冰作用下的海上升壓站平臺物理模型試驗，得到0°、90°和-60°三種不同來冰方向的動冰力時程荷載，依據(jù)實驗數(shù)據(jù)開展了結(jié)構(gòu)的冰致強迫振動分析。
　　(4)結(jié)合海上升壓站平臺所處海洋環(huán)境的波浪概率分布和渤海冰情，基于Miner線性累積損傷理論，以及API推薦的S—N曲線，將疲勞荷載按照實際作用方向的概率分布施加結(jié)構(gòu)上，分別進行波浪譜疲勞分析和冰激疲勞分析，聯(lián)合考慮隨機波浪荷載和海冰荷載估算結(jié)構(gòu)