海上風電單立柱三樁基礎結構優(yōu)化設計及參數(shù)敏感性分析.pdf

1、風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,隨著陸地風能的有效利用,許多沿海國家已開始重點發(fā)展海上風電。海上風電機組的基礎是整體結構穩(wěn)定性和安全性的關鍵環(huán)節(jié)，設計出比較經(jīng)濟安全的基礎結構對發(fā)展海上風電有重大意義。本文基于特定海域、給定裝機容量3.0MW和風機輪轂高度，開展單立柱三樁結構樁土相互作用分析、結構截面優(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)，并進行模態(tài)分析和靜強度分析，對比分析結果表明兩種模型計算結果差異很小，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）在靜力分析的基礎上，對單立柱三樁結構的樁中心距進行優(yōu)化布置，確定出合理的樁中心距。以強度、剛度、穩(wěn)定性為約束條件，以結構總的重量為目標，分別采用6D模型

3、和P-Y模型對結構的主要構件截面尺寸進行優(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結構的關鍵參數(shù)，進行了單立柱三樁結構的參數(shù)敏感性分析，計算結果表明：風機荷載對單立柱三樁結構塔頂位移和