【摘要】：海上風電是近年來風電開發(fā)的熱點,海上風機基礎結構設計是海上風電場建設的關鍵之一,而連接基礎與上部風機塔筒的過渡段又是確保風機正常運行的關鍵部位。目前常用的設置剪力鍵的灌漿連接段在焊接剪力鍵附近的區(qū)域存在嚴重的應力集中,其會嚴重降低連接部位的疲勞壽命。針對灌漿連接段在剪力鍵部位存在應力集中的問題,課題組提出了一種在外鋼管的內壁和內鋼管的外壁開設波浪形槽的新型灌漿連接段。本文針對提出的新型灌漿連接段的受彎性能完成了以下幾個方面的工作:(1)分析了灌漿連接段在彎矩作用下的受力機理。新型灌漿連接段主要靠鋼管與灌漿料之間的接觸壓力、水平和豎向摩擦力及鋼管上的波浪槽與灌漿料之間的摩擦力來傳遞彎矩荷載。相對于設置剪力鍵的灌漿連接段,其對彎矩的傳遞能力并沒有得到顯著的提升,隨著灌漿長度的增加,連接段的承載能力逐漸降低。(2)對比分析了彎矩荷載作用時新型灌漿連接段和設置剪力鍵灌漿連接段灌漿料上的應力分布。波浪槽附近灌漿料上的第一、第三主應力分別是剪力鍵附近灌漿料上的第一、第三主應力的1/3和1/2,較好的緩解了剪力鍵附近區(qū)域存在應力集中的問題。(3)以一個5.0MW的風機為例,采用疲勞分析軟件nCode利用線性累積損傷驗證法對比分析了新型灌漿連接段和設置剪力鍵的灌漿連接段的疲勞性能。同采用DNV-GL規(guī)范中的疲勞壽命計算公式得到的壽命進行了對比,二者吻合良好。新型灌漿連接段的疲勞壽命為109量級,遠高于設置剪力鍵灌漿連接段的107量級,能夠滿足目前的設計壽命108量級的要求,具有明顯優(yōu)勢。(4)利用ANSYS Workbench對影響新型灌漿連接段受彎性能的細部構造進行了優(yōu)化設計,包括灌漿的長度,灌漿的厚度,波浪形槽的開槽深度、間距、開槽方式、以及布置范圍等因素。分析發(fā)現,灌漿厚度取值的最佳范圍為90～100mm;灌漿長度過大會降低連接段整體的受力性能,其長度宜取1.5倍的鋼樁直徑;波浪形槽合適的大小為槽的深度h=8mm,間距s=500mm;采用鋼樁上的第一個波浪形槽為凹槽,套筒上的第一個波浪形槽為凸槽,槽峰對槽谷的設置形式布設在灌漿段的中間部位。
【圖文】：

統(tǒng)計數據表明，單樁基礎在目前現有風電場的風機基礎形式中所占比例約為逡逑６５％，，開展單|Щ∩杓樸敕治齜椒ǖ難芯烤哂兄匾墓こ逃τ靡庖澹郟矗蕁２捎玫ュ義現⌒問降暮Ｉ戲緦Ψ⒌緇槿繽跡保菜荊哄義希保卞義希桑懾�？辶x希赍澹懾義希媯浚裕裕剩海赍畏⒌紓模灘斟義希赍義纖苠義掀教ǎ悖蓿蓿簀義希掊

本文編號：2646126