海上風(fēng)機(jī)樁式基礎(chǔ)灌漿連接段可靠性研究.pdf

1、灌漿連接段將風(fēng)機(jī)塔筒與下部基樁連成整體在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)中起到過渡連接作用，而這里又往往是整個(gè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵與薄弱環(huán)節(jié)，可以說灌漿連接段的可靠性直接關(guān)系到風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)整體的安全可靠性。在船舶碰撞和地震動(dòng)作用下海上樁式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)灌漿連接段的損傷機(jī)理與安全可靠性問題至今少有研究。因此開展灌漿連接段船舶碰撞破壞機(jī)理研究、地震作用下的受力及易損性分析、以及可靠度研究，對(duì)提高風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的安全與可靠性具有十分重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本文以單樁5MW海上風(fēng)

2、機(jī)基礎(chǔ)灌漿連接段為分析對(duì)象，研究灌漿連接段船舶碰撞響應(yīng)、抗震及可靠度等相關(guān)安全可靠性問題。主要工作內(nèi)容如下:
　　(1)對(duì)于海上樁式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)灌漿連接段位于水面附近受到船舶碰撞損傷問題，至今國內(nèi)外少有研究。本文基于LS-DYNA顯式有限元分析軟件，建立了包括基樁、灌漿連接段復(fù)合管結(jié)構(gòu)、上部塔筒和船舶的船舶碰撞風(fēng)機(jī)精細(xì)有限元模型。結(jié)合已有文獻(xiàn)對(duì)船舶模型、灌漿材料模型及灌漿連接段復(fù)合管結(jié)構(gòu)模型的有效性進(jìn)行校核驗(yàn)證?？紤]樁-土相互作用邊界

3、條件和材料的非線性本構(gòu)，對(duì)船舶碰撞灌漿連接段的結(jié)構(gòu)響應(yīng)及破壞機(jī)理進(jìn)行研究。發(fā)現(xiàn)船舶碰撞灌漿連接段容易導(dǎo)致灌漿層壓碎和拉裂破壞，嚴(yán)重威脅風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的安全。灌漿連接段的碰撞破壞受到碰撞船舶的屬性、碰撞速度以及連接段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響顯著。
　　(2)針對(duì)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)可能遭遇地震作用問題，研究地震動(dòng)作用下灌漿連接段受力及易損性。采用OpenSees建立單樁風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)整體有限元模型，選取最不利設(shè)計(jì)地震動(dòng)輸入，對(duì)風(fēng)機(jī)地震動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，研究灌漿連接

4、段受力特征。基于結(jié)構(gòu)性能定義了灌漿連接段四個(gè)極限破壞狀態(tài)。選取近場地震動(dòng)和遠(yuǎn)場地震動(dòng)，對(duì)灌漿連接段進(jìn)行地震易損性研究。考慮風(fēng)和波浪的不確定性，提出采用拉丁超立方抽樣(Latin Hypercube Sampling，LHS)方法對(duì)風(fēng)和波浪的不確定性進(jìn)行傳遞的灌漿連接段地震、風(fēng)和波浪耦合作用易損性分析方法。研究得出不同地震工況下灌漿連接段受力變化及地震損傷超越概率特征。發(fā)現(xiàn)灌漿連接段地震動(dòng)受力特征受到結(jié)構(gòu)阻尼、地震動(dòng)方向及風(fēng)和波浪耦合作用

5、影響較大?？紤]風(fēng)和波浪的不確定性時(shí)，灌漿連接段地震損傷的超越概率較之IEC61400-1規(guī)范推薦的選取風(fēng)和波浪的平均值與地震耦合耦合計(jì)算的結(jié)果小。
　　(3)對(duì)于灌漿連接段的可靠度分析方法，為了克服灌漿連接段可靠度分析有限元計(jì)算工作量大的問題，本文采用支持向量機(jī)模型對(duì)灌漿連接段可靠度進(jìn)行研究。針對(duì)支持向量機(jī)模型(Gauss-vSVR)參數(shù)選取困難問題，采用基于logistic混沌映射(logistic chaotic map)和云