冰區(qū)海上升壓站整體結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià).pdf

1、隨著世界海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國(guó)的海上風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)入大規(guī)模規(guī)劃開(kāi)發(fā)階段，單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的總裝機(jī)容量將達(dá)到200～300MW。參照國(guó)際已有的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于距離海岸15公里以上的風(fēng)電場(chǎng)一般都需建設(shè)海上升壓站平臺(tái)。
　　作為海上風(fēng)電場(chǎng)的電能聚集地，海上升壓站在整個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)中居于核心地位，其所處的海洋環(huán)境十分復(fù)雜。海上升壓站平臺(tái)在運(yùn)行過(guò)程中不僅受到風(fēng)、海流、波浪等海洋載荷作用，同時(shí)對(duì)于某些特定區(qū)域還需要考慮地震和海冰載荷影響。在如此復(fù)雜的海

2、洋環(huán)境條件下，海生物附著、海水腐蝕、地基沖刷和疲勞荷載作用等不利因素都將導(dǎo)致升壓站平臺(tái)的構(gòu)件和整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的降低，威脅其使用壽命和可靠性。本文針對(duì)海上升壓站平臺(tái)的結(jié)構(gòu)靜力響應(yīng)、地震反應(yīng)、冰激振動(dòng)、疲勞壽命評(píng)估及塑性倒塌分析等方面展開(kāi)深入研究，提出了針對(duì)于冰區(qū)海上升壓站結(jié)構(gòu)全面安全性評(píng)價(jià)的方法。
　　本文所開(kāi)展的主要工作包括:
　　(1)采用海洋結(jié)構(gòu)分析程序SACS，建立海上升壓站-樁基礎(chǔ)-地基的整體有限元計(jì)算模型。根據(jù)海洋水

3、文和氣象資料，計(jì)算得到風(fēng)、波浪和海流引起的動(dòng)力荷載時(shí)程，同時(shí)考慮潮汐、海生物生長(zhǎng)、海底沖刷和淘蝕的影響。根據(jù)DNV相關(guān)規(guī)范確定荷載工況組合，據(jù)此開(kāi)展有限元分析，并確定海上升壓站平臺(tái)設(shè)計(jì)的控制工況、控制荷載及作用方向。
　　(2)研究了地震載荷對(duì)海上升壓站結(jié)構(gòu)的影響。基于譜分析和動(dòng)力時(shí)程分析方法，得到了海上升壓站平臺(tái)在地震載荷下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)，開(kāi)展了地震荷載作用下結(jié)構(gòu)安全校核。
　　(3)依據(jù)自激動(dòng)冰力的產(chǎn)生機(jī)理，確定了該海上升壓

4、站發(fā)生冰致自激振動(dòng)分析的條件。進(jìn)一步開(kāi)展海冰作用下的海上升壓站平臺(tái)物理模型試驗(yàn)，得到0°、90°和-60°三種不同來(lái)冰方向的動(dòng)冰力時(shí)程荷載，依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)開(kāi)展了結(jié)構(gòu)的冰致強(qiáng)迫振動(dòng)分析。
　　(4)結(jié)合海上升壓站平臺(tái)所處海洋環(huán)境的波浪概率分布和渤海冰情，基于Miner線性累積損傷理論，以及API推薦的S—N曲線，將疲勞荷載按照實(shí)際作用方向的概率分布施加結(jié)構(gòu)上，分別進(jìn)行波浪譜疲勞分析和冰激疲勞分析，聯(lián)合考慮隨機(jī)波浪荷載和海冰荷載估算結(jié)構(gòu)