大兆瓦級海上風機導管架基礎新型過渡段疲勞性能分析*

徐璐 范永春 鄭榮坤 莊杰敏 柯世堂 任灝

1.中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司 廣州 510700

2.南京航空航天大學 210016

引言

基于近海資源開發接近飽和、海上風電平價時代的大背景，深遠海和風機大兆瓦已成為海上風電發展的重要趨勢，導管架基礎成為首選的基礎型式之一。導管架基礎中的過渡段結構作為連接上部塔筒和下部主體的關鍵部位，在導管架基礎設計中占據重要地位?？紤]到浪、流等載荷作用在導管架主體結構上，對導管架基礎上部過渡段受力影響較小，故在過渡段結構設計過程中，僅上部傳遞至過渡段結構的風機載荷對過渡段結構影響較大［1，2］。目前，隨著海上風電機組大兆瓦（10MW及以上）的發展趨勢，風輪直徑和輪轂高度亦隨之增加，直接導致傳遞到過渡段上的風機載荷顯著增大。現有大兆瓦海上風機相較于傳統5.5MW風機彎矩增大三倍之多，疲勞工況校核難以滿足規范［3］要求，疲勞設計難度成倍增加，使得過渡段結構設計異常困難，原有的過渡段結構已無法滿足現有超大荷載的要求。

石油平臺作為海上最早采用導管架基礎的結構之一，其疲勞性能分析具有重要的借鑒意義，文獻［4，5］分析了影響導管架結構壽命的因素，提供了豐富的焊接殘余應力分布圖譜，推薦的應對策略對減小疲勞損傷具有一定參考價值。針對海上風機疲勞分析，文獻［6］基于5MW 風機采用全耦合法、應力疊加法和疲勞損傷疊加法對導管架基礎進行疲勞特性研究，結果表明風機荷載對導管架基礎和塔筒疲勞損傷的貢獻大于波浪荷載；……