考慮沖刷深度的海上風機地震易損性研究

李 芬，王屹之，洪子博，胡 丹

(武漢理工大學 船海能動學院，湖北 武漢 430063)

我國海上風力發電逐步進入快速化發展、規模化開發的階段，海上風電場多建設在我國沿海地區，而我國地處歐亞地震帶和環太平洋地震帶交匯處，地震活動頻繁，在過去幾十年間，渤海、黃海、東海和東南沿海區域的6級以上強震達50多次，最大震級可達7.5級[1]。目前海上風機發展的主要趨勢為單機容量和機身的大型化，對風機的抗震性能提出了更高的要求。

地震易損性分析能夠有效表征結構物在地震荷載作用下的安全裕度，已有大量學者針對橋梁[2-4]和建筑物[5-6]的地震易損性展開了研究，而有關海上風機的地震易損性研究較少。Nuta[7]基于IDA法建立了加拿大地區風機鋼塔架結構的地震易損性曲線；Patil等[8]針對1.65 MW的風機塔架結構進行了地震易損性分析，研究表明地基傾覆極限狀態最為關鍵且近場地震更容易引起風機的破壞。苑晨陽[9]基于MSA法對停機狀態下和正常運行狀態下的風機進行了地震易損性分析，結果表明風機在停機狀態下遭遇地震時更容易發生破壞。以上研究均假設風機塔筒底部直接固定在地面上，忽略了風機基礎與土體的相互作用。De Risi等[10]采用非線性Winkler地基梁模型、阻抗函數和固定約束分別模擬海上風機的樁-土相互作用，研究表明采用阻抗函數或固定約束考慮樁-土相互作用時會低估風機在地震作用下的破壞概率。Kim等[11]采用非線性Winkler地基梁模型對海上風機進行地震易損性分析，指出僅采用彈簧較難模擬地震荷載作用下樁-土之間復雜的動力相互作用。……