《海上風電機組超大直徑高樁水平循環累積變形特性研究》是依託浙江大學，由朱斌擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：海上風電機組超大直徑高樁水平循環累積變形特性研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：朱斌
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大力發展海上風能，對於改善我國能源結構及實現經濟和社會的可持續發展具有重要意義。直徑3～5m的超大直徑單樁基礎（monopile）是目前海上風電機組的主要基礎型式，其在風壓傾覆彎矩與風暴潮循環荷載耦合作用下的累積變形特性是需解決的關鍵科學問題。. 本項目從海上風電機組超大直徑單樁基礎受荷特性出發，根據相應的高樁大比例模型試驗和三維非線性數值分析方法，提出水平單調荷載作用下超大直徑高樁基礎受力和變形的分析模型；在此基礎上開展針對海上風電機組高樁基礎的水平循環大比例模型試驗，結合基於室內循環三軸試驗結果的數值分析方法，深入揭示海上大型風電機組高樁基礎的樁周土反力循環弱化機理及循環累積變形特性，並提出相應的高樁循環累積變形分析和設計方法，無疑將極大地豐富和發展複雜荷載作用下樁基的水平變形分析理論，為海上風電機組樁基礎設計提供必要的科學依據，具有重要的科學意義和套用價值。
結題摘要
直徑為3-8m的超大直徑單樁基礎是目前國際上套用最廣泛的海上風機基礎型式。風機機組對傾斜度有嚴格的控制要求，使得風浪長期循環荷載作用下基礎變形控制成為風機超大直徑單樁基礎設計的關鍵問題。通過測風塔實測了近海持續一年的風荷載，提出了海上風機基礎靜力和循環荷載計算方法。針對目前通用API規範p-y曲線不適用於分析大直徑樁基的缺陷，通過理論分析和實測樁土橫向相互作用力，揭示了API規範p-y曲線初始剛度過大的不足，發現了單樁水平地基反力常數與樁身變形和直徑比值在對數坐標上的線性關係，分別提出了粉土和砂土地基中超大直徑單樁基礎的水平地基反力常數表達式，為超大直徑單樁受力變形分析提供了有效的樁土相互作用分析模型。在此基礎上，建立了超大直徑剛性樁水平荷載-位移關係解析分析方法及柔性樁彈性地基梁簡化分析方法，得到了大型物理模型試驗的驗證，為超大直徑單樁工程設計提供了一整套分析方法。研發了基礎長期循環載入裝置，分別開展了剛性樁常重力循環載入模型試驗、柔性樁超重力循環載入模型試驗及現場海洋大直徑樁基循環載入試驗，獲得了風機超大直徑單樁循環累積變形與剛度偏移規律並建立了相應的分析方法，提出了超大直徑單樁加翼控制變形關鍵技術。集成了《大型近海風機荷載分析及基礎設計軟體（OWTLFDesign）》。研究成果成功套用於我國渤海、黃海、東海和南海四大海域的河北樂亭、江蘇射陽、浙江拷門、廣東桂山等海上風電場工程，解決了我國海上風電場建設中的關鍵技術難題，取得了良好的社會和經濟效益。在國內外重要學術期刊和會議上發表相關論文12篇（均標註本項目資助），項目負責人均為第一作者，其中在《Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE》、《Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering, ASCE》及《Canadian Geotechnical Journal》上發表論文4篇（SCI收錄），在《岩土工程學報》上發表論文5篇（EI收錄）。另投稿國際期刊論文2篇、國內期刊論文3篇。獲授權國家專利3項，獲國家計算機軟體著作權登記證書1部。作為重要科技創新內容獲2011年高等學校科學技術進步二等獎（項目負責人排名第2）。
