海上風機單樁結構灌漿連接段試驗有限元模擬

王 銜，邱 松，陳 濤

（1. 中交第三航務工程局有限公司，上海 200032；2. 同濟大學工程結構服役性能演化與控制教育部重點實驗室，上海 200092）

0 引言

風能作為最清潔安全的環境友好型能源之一，對解除當前人類面臨的能源危機具有重要任用。隨著陸上風電技術的不斷發展和日臻成熟，人們開始將目光轉向風能資源更加豐富且建設區域更加廣闊的近海。我國具有十分豐富的近海風力資源，但目前我國的海上風電機組容量仍偏小。國家在《能源發展“十三五”規劃》中指出，要積極開發海上風力資源，推動海上風電的技術進步和商業化運營，發展7 ～10 MW級風電機組。裝機容量擴大使得風機葉輪的半徑和重量增加，由此對基礎支撐結構的安全性提出了更高的要求。海上風電基礎需考慮風荷載的影響，結構自重較小，在風浪荷載作用下位移較大，且疲勞荷載次數較多，風機結構在20 a使用壽命內需承受高達10次循環荷載作用，因此支撐結構在復雜荷載作用下的疲勞性能對其安全性有重要影響。灌漿連接段作為連接海上風電機支撐結構（塔身和樁基礎）最常用的結構，對其疲勞性能進行研究至關重要。

目前，單樁結構在海上風電領域的應用較為廣泛，截至2019年，單樁基礎形式占歐洲所有已裝機的海上風電基礎的81%。廣東外羅灣項目也采用該結構形式，本文結合該項目設計單樁結構灌漿連接段試件，并對其進行四點彎曲疲勞試驗和疲勞后軸壓試驗，對試驗中的典型試件進行有限元數值研究，將所得結果與試驗結果相比較，驗證數值模型的有效性，為未來的灌漿連接段參數分析奠定基礎。……