中文名 | 海上風(fēng)電機(jī)組超大直徑高樁水平循環(huán)累積變形特性研究 | 依托單位 | 浙江大學(xué) |
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項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 | 朱斌 | 項(xiàng)目類別 | 面上項(xiàng)目 |
直徑為3-8m的超大直徑單樁基礎(chǔ)是目前國際上應(yīng)用最廣泛的海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)型式。風(fēng)機(jī)機(jī)組對(duì)傾斜度有嚴(yán)格的控制要求,使得風(fēng)浪長(zhǎng)期循環(huán)荷載作用下基礎(chǔ)變形控制成為風(fēng)機(jī)超大直徑單樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題。 通過測(cè)風(fēng)塔實(shí)測(cè)了近海持續(xù)一年的風(fēng)荷載,提出了海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)靜力和循環(huán)荷載計(jì)算方法。針對(duì)目前通用API規(guī)范p-y曲線不適用于分析大直徑樁基的缺陷,通過理論分析和實(shí)測(cè)樁土橫向相互作用力,揭示了API規(guī)范p-y曲線初始剛度過大的不足,發(fā)現(xiàn)了單樁水平地基反力常數(shù)與樁身變形和直徑比值在對(duì)數(shù)坐標(biāo)上的線性關(guān)系,分別提出了粉土和砂土地基中超大直徑單樁基礎(chǔ)的水平地基反力常數(shù)表達(dá)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(chǔ)上,建立了超大直徑剛性樁水平荷載-位移關(guān)系解析分析方法及柔性樁彈性地基梁簡(jiǎn)化分析方法,得到了大型物理模型試驗(yàn)的驗(yàn)證,為超大直徑單樁工程設(shè)計(jì)提供了一整套分析方法。研發(fā)了基礎(chǔ)長(zhǎng)期循環(huán)加載裝置,分別開展了剛性樁常重力循環(huán)加載模型試驗(yàn)、柔性樁超重力循環(huán)加載模型試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)海洋大直徑樁基循環(huán)加載試驗(yàn),獲得了風(fēng)機(jī)超大直徑單樁循環(huán)累積變形與剛度偏移規(guī)律并建立了相應(yīng)的分析方法,提出了超大直徑單樁加翼控制變形關(guān)鍵技術(shù)。集成了《大型近海風(fēng)機(jī)荷載分析及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)軟件(OWTLFDesign)》。研究成果成功應(yīng)用于我國渤海、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(fēng)電場(chǎng)工程,解決了我國海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)難題,取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。 在國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊和會(huì)議上發(fā)表相關(guān)論文12篇(均標(biāo)注本項(xiàng)目資助),項(xiàng)目負(fù)責(zé)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(fā)表論文4篇(SCI收錄),在《巖土工程學(xué)報(bào)》上發(fā)表論文5篇(EI收錄)。另投稿國際期刊論文2篇、國內(nèi)期刊論文3篇。獲授權(quán)國家專利3項(xiàng),獲國家計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記證書1部。作為重要科技創(chuàng)新內(nèi)容獲2011年高等學(xué)??茖W(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)(項(xiàng)目負(fù)責(zé)人排名第2)。 2100433B
大力發(fā)展海上風(fēng)能,對(duì)于改善我國能源結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。直徑3~5m的超大直徑單樁基礎(chǔ)(monopile)是目前海上風(fēng)電機(jī)組的主要基礎(chǔ)型式,其在風(fēng)壓傾覆彎矩與風(fēng)暴潮循環(huán)荷載耦合作用下的累積變形特性是需解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。. 本項(xiàng)目從海上風(fēng)電機(jī)組超大直徑單樁基礎(chǔ)受荷特性出發(fā),根據(jù)相應(yīng)的高樁大比例模型試驗(yàn)和三維非線性數(shù)值分析方法,提出水平單調(diào)荷載作用下超大直徑高樁基礎(chǔ)受力和變形的分析模型;在此基礎(chǔ)上開展針對(duì)海上風(fēng)電機(jī)組高樁基礎(chǔ)的水平循環(huán)大比例模型試驗(yàn),結(jié)合基于室內(nèi)循環(huán)三軸試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)值分析方法,深入揭示海上大型風(fēng)電機(jī)組高樁基礎(chǔ)的樁周土反力循環(huán)弱化機(jī)理及循環(huán)累積變形特性,并提出相應(yīng)的高樁循環(huán)累積變形分析和設(shè)計(jì)方法,無疑將極大地豐富和發(fā)展復(fù)雜荷載作用下樁基的水平變形分析理論,為海上風(fēng)電機(jī)組樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供必要的科學(xué)依據(jù),具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
雙饋發(fā)電機(jī)(Doubly-Fed Induction Generator,簡(jiǎn)稱DFIG)具有定子、轉(zhuǎn)子雙套繞組,轉(zhuǎn)子繞組上加有滑環(huán)和電刷,可以從定、轉(zhuǎn)子兩側(cè)回饋能量。當(dāng)采用交流勵(lì)磁時(shí),轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與勵(lì)磁...
陸上風(fēng)機(jī)很多人都見過了,高七八十米的三葉風(fēng)機(jī),一排一排的在轉(zhuǎn)。但海上風(fēng)機(jī)大家就不常見了?! ∨c陸地風(fēng)電相比,海上及潮間帶風(fēng)電機(jī)組所處的環(huán)境與陸地條件截然不同,海上風(fēng)電技術(shù)遠(yuǎn)比陸地風(fēng)電復(fù)雜,在設(shè)計(jì)和建設(shè)...
風(fēng)電機(jī)組有必要進(jìn)行高電壓穿越嗎
有必要。目前,電網(wǎng)對(duì)于風(fēng)機(jī)并網(wǎng)要求越來越嚴(yán),要求風(fēng)機(jī)具備高頻高電壓穿越能力,否則會(huì)被優(yōu)先限電,直接影響風(fēng)電項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益。目前,已出臺(tái)相應(yīng)并網(wǎng)規(guī)則及高穿標(biāo)準(zhǔn)。
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海上風(fēng)電基礎(chǔ)在風(fēng)電的正常建造和運(yùn)營維護(hù)中占有重要的位置。它的選擇與受力特點(diǎn)、海床的地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況、海上風(fēng)浪載荷以及海流、冰荷載等諸多因素有關(guān)。因此,海上風(fēng)電機(jī)組的基礎(chǔ)被認(rèn)為是造成海上風(fēng)電成本較高的主要因素之一,選擇經(jīng)濟(jì)合理適用的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及施工方法是海上風(fēng)電場(chǎng)研究開發(fā)的主要課題。
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探討和總結(jié)了海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單樁支撐結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的典型設(shè)計(jì)計(jì)算和分析。結(jié)合某近海單樁風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析項(xiàng)目,進(jìn)行了算例計(jì)算,提出了各項(xiàng)分析中需要注意的問題和解決方法。文章為國內(nèi)單樁風(fēng)機(jī)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一定的借鑒和參考。
《海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)》可作為高等院校相關(guān)專業(yè)的通用教材,也可供從事海上風(fēng)電工程領(lǐng)域,尤其是海上風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)建設(shè)的工程技術(shù)人員參考。
《累積變形加載真三軸試驗(yàn)箱》提供了一種累積變形加載真三軸試驗(yàn)箱,利用具有良好韌性的液壓鋼囊所產(chǎn)生的變形累積對(duì)巖石試件進(jìn)行“內(nèi)部加壓”,能夠進(jìn)行不同巖性尺寸試件的試驗(yàn),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,造價(jià)低,試驗(yàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn),操作便捷。
《累積變形加載真三軸試驗(yàn)箱》采用以下技術(shù)方案:
累積變形加載真三軸試驗(yàn)箱,包含有底座、箱體、箱蓋、液壓鋼囊和手動(dòng)壓頭,所述箱體固定設(shè)置于底座,所述箱蓋固定在箱體頂部并可拆卸,所述箱體內(nèi)部中心位置用于放置試件,所述試件四面及頂部設(shè)置有多個(gè)液壓鋼囊,所述設(shè)置于試件四面和頂部的液壓鋼囊外圍分別設(shè)置有墊塊,所述液壓鋼囊通過進(jìn)油管、出油管與外部油壓控制裝置的油管連接,所述手動(dòng)壓頭設(shè)置為兩個(gè),分別通過箱體的相鄰兩側(cè)面旋入箱體內(nèi),通過墊塊間接對(duì)液壓鋼囊進(jìn)行擠壓。
所述箱體呈方體對(duì)稱結(jié)構(gòu),其底部四角分別設(shè)置有立柱,所述箱蓋上設(shè)置有與立柱相對(duì)應(yīng)的四個(gè)孔,并通過螺母將箱蓋固定于箱體頂部。
所述液壓鋼囊的囊體由兩塊尺寸相同鋼板四周邊緣焊接而成,所述液壓鋼囊的進(jìn)油管和出油管對(duì)稱設(shè)置,通過箱體底部的孔與外部油壓加壓裝置連接,并且每?jī)蓚€(gè)相鄰液壓鋼囊的進(jìn)油管和出油管交錯(cuò)布置。
所述墊塊采用塊狀墊塊或板狀墊塊。
還包括有肋板,所述肋板分別與箱體和底座固定連接,用于對(duì)箱體的支護(hù)。
《累積變形加載真三軸試驗(yàn)箱》改變傳統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)備中通過壓力機(jī)等外力給巖石試件施加壓力的方式,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,利用設(shè)置于箱體內(nèi)試件周圍的液壓鋼囊產(chǎn)生的變形累積對(duì)試件進(jìn)行“內(nèi)部加壓”,只需與油壓加壓裝置配合使用,可承擔(dān)巖石的單軸、雙軸、三軸加載試驗(yàn),也可承擔(dān)巖爆試驗(yàn),也可通過控制其中單個(gè)液壓鋼囊的油壓對(duì)試件變形量進(jìn)行控制,進(jìn)行巖石卸載試驗(yàn),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,液壓鋼囊可根據(jù)試件變形量情況加工成適合的尺寸,成本低廉,操作方便但符合試驗(yàn)操作規(guī)范,試驗(yàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn),適宜研究機(jī)構(gòu)推廣應(yīng)用。
圖1為《累積變形加載真三軸試驗(yàn)箱》整體結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為《累積變形加載真三軸試驗(yàn)箱》縱切面示意圖。
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