海上風機鋼管樁基礎耐腐蝕性研究.pdf

1、風機基礎是海上風機機組的重要組成部分，其作為永久性建筑長期佇立在苛刻的海洋腐蝕環(huán)境中，防腐蝕設計關系到風機結構基礎的安全使用。在風機基礎設計使用年限內(nèi)只進行結構可靠性分析，卻不考慮因腐蝕引起結構承載能力的變化是非常危險的。迄今為止，海上風機鋼管樁基礎防腐問題一直沒有得到很好的解決。鑒于此，本文以教育部博士點基金項目(20125522110004)和重慶市自然科學基金重點項目(cstc2013jjB3002)為依托，以上海東海大橋海上風電

2、場項目為工程背景，在前人研究的基礎上，采用理論分析及數(shù)值模擬等手段，對海上風機鋼管樁基礎耐腐蝕性進行了研究。主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　(1)以東海大橋海上風電場為工程背景，分析了海上風機基礎主要環(huán)境荷載計算方法及荷載組合，并對3MW級海上風機鋼管樁基礎進行了正常運行工況及極限荷載工況下荷載計算。從樁-土相互作用機理出發(fā)，采用P-y曲線法模擬樁土接觸的非線性行為，并利用地層資料進行了計算，得到了風機鋼管樁地基土體的P-y曲線數(shù)據(jù)

3、，為腐蝕影響下風機鋼管樁強度及穩(wěn)定性的折減分析提供荷載數(shù)據(jù)和邊界數(shù)據(jù)。
　　(2)通過對海洋環(huán)境下鋼結構的腐蝕類型及腐蝕機理進行分析，得出海上風機鋼管樁基礎腐蝕裂紋擴展是陽極溶解和表面膜破裂共同作用的結果，為研究海上風機鋼管樁腐蝕速率發(fā)展規(guī)律及腐蝕對樁基結構強度和穩(wěn)定性的影響奠定理論基礎。
　　(3)通過對現(xiàn)有海工鋼結構腐蝕數(shù)學模型的分析，確定了符合海上風機鋼管樁基礎的均勻腐蝕數(shù)學模型為考慮防腐系統(tǒng)與腐蝕環(huán)境共同作用的非線性

4、腐蝕模型。在此基礎上，通過對土體材料及風機鋼管樁本構模型的分析，建立了腐蝕條件下海上風機鋼管樁基礎的三維有限元模型，并分別對風機鋼管樁的均勻腐蝕和局部腐蝕進行有限元模擬計算，得到了不同腐蝕形態(tài)下風機鋼管樁強度及穩(wěn)定性的折減規(guī)律。
　　(4)綜合模擬腐蝕分析結果，對照海上風機鋼管樁的常規(guī)防腐設計思路和防腐措施，提出了針對海上風機鋼管樁結構工程特性的防腐優(yōu)化設計方案，并對東海大橋海上風電場3MW風機鋼管樁進行了優(yōu)化方案詳細設計，為海上