单桩基础海上风机受船撞击损伤和动力响应分析（1）
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摘要:随着海上石家庄风机在服役期内被船舶撞击风险提高,运用L S-D YNA软件进行了50 0 0t船舶以2m·s-1速度撞击单桩基础海上石家庄风机的数值仿真.提出面积受损率描述海上石家庄风机单桩基础的受损程度,分析了石家庄风机塔架易损位置的位移、加速度响应及剪力.结果显示:船舶正撞石家庄风机以塑性碰撞为主;面积受损率能合理反映单桩基础在不同质量、速度、碰撞角度船舶撞击下的受损程度,其与船舶动能具有一一对应关系;石家庄风机塔架位移响应随塔架高度增加而增强,加速度响应却减弱;塔架顶部剪力最大值同底部一样均很大,所以加强塔架顶部连接同加强底部连接一样重要.
伴随着海上风电场快速发展的同时,风力发电机组(简称石家庄风机)在服役期内遭受船舶撞击风险也在提高,而目前针对此方面的规范很少,仅有D NV-O S-J 1 0 1、I E C6 1 4 0 0-3中涉及一定建议.因此,研究海上石家庄风机遭受撞击时的损伤和动力响应对石家庄风机安全非常重要.D i n g等[1]对大型预应力桶型石家庄风机基础遭受50 0 0t船舶撞击时的损伤进行了数值模拟;
李艳贞等[2]将船体看作刚体,考虑船速影响,分析了导管架基础石家庄风机的抗侧撞性能和易损位置;R a mb e r g[3]选用1 6×1 04 t油船,在满载和空载情况下分别与石家庄风机导管架基础的管连接点和管腿位置进行了侧面碰撞,研究讨论了导管架基础的局部屈曲破坏和可能的整体破坏;文献[4]、[5]通过不同质量船舶与石家庄风机基础侧面碰撞,从结构的屈曲和稳定性方面对比了单桩基础、三脚架基础、导管架基础及重力式基础的抗撞性.
目前国内外已建海上风电场基础形式有单桩基础、重力式基础、三脚架基础、导管架基础、承台式基础等,其中单桩基础占6 5%以上[6],而针对单桩基础海上石家庄风机遭受船舶撞击后基础损伤及石家庄风机响应特征研究很少.