海上風(fēng)電單立柱三樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及參數(shù)敏感性分析.pdf

1、風(fēng)能是一種可再生的清潔能源，分布廣泛、有足夠的開發(fā)空間,隨著陸地風(fēng)能的有效利用,許多沿海國家已開始重點發(fā)展海上風(fēng)電。海上風(fēng)電機(jī)組的基礎(chǔ)是整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，設(shè)計出比較經(jīng)濟(jì)安全的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)對發(fā)展海上風(fēng)電有重大意義。本文基于特定海域、給定裝機(jī)容量3.0MW和風(fēng)機(jī)輪轂高度，開展單立柱三樁結(jié)構(gòu)樁土相互作用分析、結(jié)構(gòu)截面優(yōu)化及參數(shù)敏感性分析三方面的研究。主要完成的研究內(nèi)容包括以下方面：
　?。?）對比分析考慮樁土相互作用的P-Y

2、曲線法和不考慮樁-土相互作用6D等效樁長法，利用有限元軟件ANSYS分別建立6D等效模型（6D模型）和P-Y曲線模型（P-Y模型)，并進(jìn)行模態(tài)分析和靜強(qiáng)度分析，對比分析結(jié)果表明兩種模型計算結(jié)果差異很小，同時驗證了在本特定海域6D等效樁長法與P-Y曲線法的一致性和可行性。
　　（2）在靜力分析的基礎(chǔ)上，對單立柱三樁結(jié)構(gòu)的樁中心距進(jìn)行優(yōu)化布置，確定出合理的樁中心距。以強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性為約束條件，以結(jié)構(gòu)總的重量為目標(biāo)，分別采用6D模型

3、和P-Y模型對結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件截面尺寸進(jìn)行優(yōu)化，采用6D模型和P-Y模型優(yōu)化后總用鋼量分別減少22.9％和29.1%，相比而言，P-Y模型優(yōu)化效果更好，但對個別構(gòu)件的優(yōu)化有較大差異，主要出現(xiàn)在塔筒、中間立柱和樁腿部位，6D模型中塔筒和中間立柱的直徑和壁厚優(yōu)化明顯，P-Y模型中樁腿的優(yōu)化比較明顯。
　?。?）為了考察影響單立柱三樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)，進(jìn)行了單立柱三樁結(jié)構(gòu)的參數(shù)敏感性分析，計算結(jié)果表明：風(fēng)機(jī)荷載對單立柱三樁結(jié)構(gòu)塔頂位移和