海上漂浮式风机悬链式系泊吸力锚承载特性研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:persistence2005
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随着风能的开发,海上风电逐步向深远海转移,而浮式基础由于受水深制约较小的特点得到了更多关注,其埋入海床的锚固基础的选择也至关重要。近年来,吸力锚越来越多地被选用为系泊系统的锚固基础,但目前关于吸力锚的承载力特性研究多集中在海油浮式平台,而针对于漂浮式风机荷载的研究很少,所以本文在传统静力承载特性研究的基础上,对粘土和砂土两种不同地基中悬链式系泊吸力锚在半潜漂浮式风机荷载作用下的承载特性进行了对比研究,同时考虑土塞现象和基础周边冲刷现象的影响,主要研究内容和结果如下:采用ABAQUS有限元软件对两种地基中系泊点位置不同的基础模型进行数值计算,分析了系泊点位置对基础静力承载特性的影响,同时确定了基础在两种地基中的最佳系泊点位置:加载角度为15°时,粘土地基约在0.58Lp处,砂土地基约在0.67处,Lp为基础贯入深度。并通过改变荷载加载角度得到不同加载角度下的计算结果,确定了两种地基中系泊荷载的最佳加载角度均为15°。结合FAST软件计算得到的半潜式平台悬链式系泊锚链动荷载,采用ABAQUS软件的流体渗透/应力耦合分析,对孔隙水在两种地基土体中的渗流进行模拟,并对作业工况以及生存工况下的超孔隙水压力进行研究,得到了两种工况下,粘土地基中的超孔隙水压力值大于砂土地基2倍左右,但砂土地基中的超孔隙水压力扩展和集中区域大于粘土地基,且超孔隙水压力消散和叠加频率也略大于粘土地基的结论。考虑因锚内外压力差作用产生的土塞现象以及海底土体冲刷对吸力锚承载特性的影响,对两种地基中吸力锚在不同土塞高度以及不同冲刷深度下的承载特性进行研究,得到了两种地基中吸力锚的承载能力随土塞高度和冲刷深度的增加而减小的结论,关于土体破坏规律,粘土地基呈现一种沿基础上部向下部发展的趋势,且破坏最严重的区域在上部,而砂土地基正好相反。
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