海上風(fēng)電大直徑寬淺筒型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及安全性研究.pdf

1、發(fā)展可再生能源是全球趨勢(shì)。由于海上風(fēng)能資源豐富,而且不占用陸上耕地,遠(yuǎn)離居住區(qū),噪音污染小,使其成為各國(guó)競(jìng)相開發(fā)的資源。但是由于海底地質(zhì)條件難于勘測(cè),海水中海流、波浪、海冰等環(huán)境荷載變化復(fù)雜,導(dǎo)致海上風(fēng)力發(fā)電的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工建設(shè)困難、成本高,同時(shí)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高。如何降低成本且施工方便,成為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)難題。在各項(xiàng)海上環(huán)境荷載作用下,如何保證海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的安全性,也是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)用的必須解決的難點(diǎn)。針對(duì)我國(guó)海上風(fēng)電發(fā)展階段的需

2、要,近海和灘涂風(fēng)場(chǎng)的水深較淺,以往海洋樁基平臺(tái)的大型打樁施工設(shè)備難以進(jìn)入,本文考慮筒型基礎(chǔ)施工速度快,便于在海上惡劣天氣的間隙施工,可重復(fù)利用的特點(diǎn),同時(shí)考慮到基礎(chǔ)壓載穩(wěn)定和水面處抗沖刷的需要,將其與重力式基礎(chǔ)結(jié)合,提出了海上風(fēng)電大直徑寬淺筒型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的思想。海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承受大彎矩荷載,適用于近海和灘涂的筒型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)直徑較大,筒基直徑是以往任何工程都達(dá)不到的。本文對(duì)該種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較全面的研究,分為以下三個(gè)方面分析:
　　 (

3、1)提出了一套適用于近海和灘涂的海上風(fēng)電大直徑寬淺筒型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法,給出了筒型基礎(chǔ)筒壁承載式和筒頂承載式的兩種承載力簡(jiǎn)化計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式,并對(duì)飽和粉砂地基中大直徑寬淺筒型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的破壞模式進(jìn)行研究,采用有限元法對(duì)三維筒型基礎(chǔ)模型進(jìn)行承載力計(jì)算,驗(yàn)證了理論簡(jiǎn)化計(jì)算的可行性。
　　 (2)以筒型基礎(chǔ)的重量為目標(biāo),將優(yōu)化方法SQP和改進(jìn)遺傳算法首次應(yīng)用于筒型基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)整體尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)。在滿足基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的條件下