坐底式辅助桩稳桩平台在风电工程中的应用

近年来海上风电工程在国内沿海得到大规模建设,风机的诸多基础型式中单桩基础因其工厂整体化制作,造价低,施工方便,无需海床准备,安装简便等优点,目前广泛的应用于我国海上风电场建设中。根据我国主要海上风电场统计,单桩基础占比达到65%以上。随着风机单机容量增大及建设水深增加,海上风电单桩基础采用的钢管桩直径也越来越大,长度也越来越长,钢管桩沉桩施工对海上沉桩船机的选择、沉桩稳桩定位方式比常规沉桩工艺提出更高的要求。文章结合汕头某风电项目桩基施工情况,阐述超大型单桩施工中坐底式辅助桩稳桩平台选用及施工注意事项,确保沉桩施工质量满足设计规范要求,为类似大型海上风电工程和测风塔工程中推广使用。     

新型海上风电基础地基冲刷深度试验研究及床面剪切力分析

海洋环境作用下海上风电基础周围海床会产生显著冲刷,冲刷深度过大会严重影响风电结构体系的安全。复合筒型基础是一种新型的浅基础,其对冲刷的敏感性更大。以新型的海上风电复合筒型基础为研究对象,开展了波流作用下基础周围地基冲刷特征的物理模型试验,探究了基础周围海床的冲刷变化规律及最大冲刷深度,基于波流-复合筒型基础-地基相互作用的数值模型分析了海床表面剪切力的分布特征,考察了最大冲刷深度与最大床面剪切力的关联性。研究结果表明：波流作用下复合筒型基础最大冲刷位置位于基础后方、毗邻基础的位置,最大冲刷深度随波高、周期、流速的减小而减小,基础周围海床最大冲刷深度与其最大床面剪切应力的分布有一定的相关关系。     

黏性土地基桩基础局部冲刷深度预测方法

基于波、流作用下基础局部冲刷机理,选取冲刷最相关参数,构建了以实测冲刷数据为基础的局部冲刷深度幂乘公式统一形式。以广东某海域实际海上风电工程为例,采用文章所提出方法对单桩、高桩承台基础及导管架基础3种型式共71个机位的桩基础冲刷数据进行了分析,通过多元线性回归确定了冲刷公式系数。对比分析了考虑波浪的韩海骞公式、铁路与公路规范推荐公式和文中冲刷公式的计算误差,结果表明提出公式平均相对误差和方差均比常用冲刷公式小。所形成方法可供周边海域其他海上风电工程或其他海洋工程防冲刷工程设计参考。     

后装式抗冰锥结构设计及施工技术

抗冰锥结构作为一种有效的抗冰工程措施,能够减小海冰对海上风电大直径单桩基础的作用,保证寒冷地区单桩基础安全运行。因此,基于我国北方一典型海上风电工程单桩基础,考虑工程场址的环境与施工条件,采用后装式抗冰锥结构,结构与单桩基础灌浆连接。同时利用有限元软件对抗冰锥结构及灌浆连接的强度进行校核。最后介绍了后装式抗冰锥的施工相关内容。研究得到的相关成果可为其他寒冷地区海上风电工程提供参考。     

串列双圆柱流致振动数值模拟

基于开源程序OpenFOAM和动网格技术,利用切应力平衡法建立水流作用下的海上风电基础局部冲刷数学模型。通过模拟结果与实验数据的对比发现,所建立的冲刷数学模型能够合理反映圆柱型单桩基础周围的水流结构,冲刷深度与实验结果吻合较好。     

海上风机结构周围冲刷数学模型研究

基于开源程序OpenFOAM和动网格技术,利用切应力平衡法建立水流作用下的海上风电基础局部冲刷数学模型。通过模拟结果与实验数据的对比发现,所建立的冲刷数学模型能够合理反映圆柱型单桩基础周围的水流结构,冲刷深度与实验结果吻合较好。     

海上风电大直径单桩基础倾斜改进分析

根据我国南部海域极端海洋环境条件下的海上风电大直径单桩基础设计现状及单桩基础施工工艺，以单桩基础产生倾斜为研究对象，文章研究了规范对基础倾斜的规定，分析了基础倾斜对风机安全运行的重要性，提出了基础倾斜问题的处理方案建议，然后采用有限元方法对基础加固方案进行了分析。分析结果表明，经过处理的风机基础结构安全性可得到进一步提高。     

海上多边形筒形基础局部冲刷数值模拟研究

基于CFD方法建立海上风电基础三维冲刷数值模型，研究单向流作用下海上风电基础局部冲刷特性。首先，通过所建立数值模型计算1:20比尺下的海上风电筒形基础的局部冲刷深度和尾涡绕流，并与相同比尺下的物理模型试验进行对比，结果吻合较好。进而，针对实际海况下的多边形筒形基础开展原型尺寸下的局部冲刷数值模拟，得到了冲刷平衡状态下多边形筒形基础周围各测点冲刷深度时程曲线和床面等高线，研究结果可为类似海上风电基础周围冲刷防护提供技术参考和工程借鉴。     

基于竖向地基梁法的海上风电单桩基础结构优化

本文提出了一种针对海上风电单桩基础结构计算的改进竖向地基梁法,并对单桩基础结构进行了优化计算。对单桩基础结构采用竖向地基梁法计算,基于m法计算土抗力,限制浅层土抗力的极限值不能超过极限土压力。结合工程情况,利用传统竖向地基梁法与改进方法,对单桩基础结构进行了优化计算,两种方法的计算结果存在一定差异,改进计算方法所得最大泥面水平位移增大34.6%。对于变形控制较为严格的海上风电桩基础结构,限制浅层土抗力的极限值不能超过极限土压力并使用改进方法对单桩结构进行计算是必要的。     

固化土加固海上风电桩基水平承载特性研究

为探究固化土加固对于海上风电大直径单桩基础水平承载特性的影响，以江苏如东H4#海上风电场工程为背景建立了固化土加固海上风电大直径单桩基础的有限元计算模型，研究了固化土加固前后单桩基础的水平承载特性，分析了固化土强度参数对单桩基础水平承载特性的影响。研究结果表明：利用固化土加固单桩基础可显著改善桩基的水平承载特性，桩基的水平承载力可提高147%;桩身位移对于固化土粘聚力的变化较敏感，内摩擦角的变化对于桩身位移的影响则较低。     

海上风电基础波流作用下新型柔性消能防护措施研究

海上风电基础局部冲刷对风机安全构成严重影响。结合主动型和被动型防护措施各自的优点,研发了一种波流环境下降低桩周局部冲刷作用的柔性消能防护装置。基于水槽冲刷物理模型试验,研究了防护装置的特性。通过与无防护条件下单圆桩风电基础局部冲刷过程的对比,结果表明,新型柔性消能防护措施可以对圆桩周围的局部冲刷形成有效的防护,同时在防护措施周围未发现二次冲刷现象,部分泥沙在防护措施表面形成了落淤。     

“福船一号”海上风电一体化作业平台

正"福船一号"海上风电一体化作业平台由中国船舶及海洋工程设计研究院承担前期方案和详细设计、厦门船舶重工股份有限公司总包建造,入级中国船级社,船东为福建福船投资有限公司,首批订单数量为2艘。表1为"福船一号"主要尺度及参数。"福船一号"是一座自升自航式风电安装平台,能够进行海上7 MW风电装置吊装作业,能够进行海上风电装置的单桩基础、导管架式基础、多桩承台式基础的施工,能够在甲板上进行风电机组叶轮     

3D声呐在海上风电场水下桩基和海缆检测中的应用

依托某海上风电场水下桩基和海缆检测工程,针对其验收精度高、图像获取难等问题,采用3D声呐技术对水下桩基和海缆进行扫测,获取水下桩基和海缆的三维影像。通过影像输出、软件量取、输出三维点云数据等方法,可一次性获得海缆裸露长度、桩基周围海床冲刷坑深度和桩基周围海床修复所需土石方量等数据,使海上风电场水下桩基和海缆检测的精度和效率得到提高,并实现可视化检测。     

运动海床对近海风机单桩基础的影响

以东海大桥海上风电场为研究背景,首先基于Biot固结理论求解了不同波况下多层非均质土体的位移、超孔压的分布,讨论了波浪荷载对海床运动的影响。而后基于土体位移计算结果,应用支座位移加载法与p-y曲线法相结合的方法,求解了运动海床作用下近海风机单桩基础的内力和变形,并将其结果与不考虑运动海床作用的结果进行了对比。对比结果显示:运动海床对桩身的变形影响显著,设计中有必要进行运动海床作用下的变形校核。     

采用一种多功能吊具进行海上风电单桩割除

海上风电单桩基础,单桩桩体超大超重,因地质原因,单桩有可能无法沉设到设计标高,无法顺利完成单桩基础的施工.后经变更为1大桩加6小桩复合式承台结构型式之后,就需要对已沉单桩超高部分进行割除.为完成海上风电超大超重钢管桩超高部分的割除施工,使用一种新型的桩顶环形吊具配合小型人工割桩平台来完成割桩施工,该吊具为一体化结构设计...     

海上风电单桩基础风机整机安装施工安全管理分析

目前,海上风电场风电机组安装方式主要有2种:海上分体安装和海上整体安装,目前最为常见的海上风电安装方式是海上分体安装。降低海上风电场施工成本最直接的方法是改进吊装方案及相应设备,以利缩短工期。此外,考虑海上天气导致施工窗口少,应尽可能多地由陆上分担装配任务,海上整体安装应运而生。国华东台四期海上风电项目第16号机位风机安装是国内首例采用海上风电单桩基础风机整体吊装的施工工艺,通过对其海上施工过程的安全管理进行分析,重点从施工安全角度对风机整体安装施工工艺和FIS缓冲体系提出一些看法与建议,希望能给海上风电整体安装施工的安全管理和提高FIS缓冲体系拆装施工安全性的优化设计带来一些借鉴与参考。     

海上风电单桩稳桩平台的结构设计与安全性评估

根据海上风机基础的打桩作业要求,设计一种单桩稳桩平台,并利用ANSYS APDL软件对单桩稳桩平台在打桩作业工况、遭遇台风工况等极端典型工况的结构强度、整体稳定性和单桩稳定性进行校核。结果表明,设计的稳桩平台可满足海上复杂环境下单桩基础的定位、导向和沉桩等技术要求,为海上风电单桩稳桩平台的结构设计和安全性评估提供参考。     

基于系列模型试验的波流共同作用下单桩冲刷及防护措施研究

冲刷问题是导致海洋环境中桩基础损毁的重要因素之一,极细沙在波流环境下具有"易冲易淤"的特点,以往针对极细沙底床的基础冲刷研究比较少见,采用系列模型试验的方法,针对极细沙海床在波流共同作用下的桩基础冲刷深度及防护措施效果展开研究,并将试验结果与前人经验公式计算结果进行比较。研究结果表明:波流作用下冲刷坑由圆桩两侧向桩前后发展,桩后冲刷深度较小,且当波流动力条件较强冲刷坑形态发展为水滴型。试验在K_c=3.11,相对速率U_(cw)=0.53条件下,采用系列模型延伸法得到原形桩基冲刷深度约为其直径2倍。沙被防护效果较好,试验未观察到圆桩周围产生冲刷破坏。在使用经验公式计算时,应综合考虑经验公式的适用范围与实际情况之间的差别,并分析其对冲刷结果可能带来的影响趋势。     

海底管道在波流联合作用下的冲刷启动研究

海底管道作为海上石油天然气开发中的一个组成部分,担负着输送石油天然气的重要作用,但海底管道由于冲刷而引起的事故时有发生,故需研究海管管道冲刷启动发生原因及判断海底管道何时会发生冲刷,从而采取针对性的预防措施。本文从海底管道冲刷机理入手,明确了海床发生冲刷条件:实际海底底床切应力大于临界切应力时,海床发生冲刷,相反则不会发生冲刷;接下去又研究了波流联合作用下对海底管道海床的剪切力和不同底质海床抗冲刷强度,通过切应力与海床抗冲刷强度比较,从而判断海床是否发生冲刷启动。最后,通过印尼某海域实际工程案例验证该方法,证明该方法判断冲刷启动可行,也为以后的工程应用提供参考。     

半潜驳改造为坐底式风电安装船的设计及应用研究

为解决现有海上风电安装设备的不足,将原“三航工5”半潜驳改造为坐底式风电安装船,并研制了一套船体结构应力监测系统,对国内某海上风场砂性地质条件引起的冲刷和船底掏空进行监控,实际工程应用表明改造后的船舶在安全性和工效上满足坐底安装风机的要求。