海上风电筒型基础工程(新时代海上工程创新技术与实践丛书)

第1章海上风电开发概况1

1.1风力发电发展历程/2
1.2欧洲海上风电开发进程与趋势/7
1.2.1欧洲海上风电发展进程与现状/7
1.2.2欧洲海上风电发展趋势与特点/10
1.3我国海上风电发展与挑战/12
1.3.1我国海上风电的开发潜力/12
1.3.2我国海上风电的发展与挑战/14
1.4海上风电基础型式/16
1.4.1重力式基础/17
1.4.2单桩基础/20
1.4.3多桩承台基础/21
1.4.4导管架基础/22
1.4.5多脚架基础/22
1.4.6筒型基础/22
1.4.7浮式基础/24
1.5海上风电筒型基础创新发展与方向/27
第2章海上风电筒型基础结构31

2.1海上风电新型筒型基础结构型式/32
2.1.1单筒多舱基础结构/32
2.1.2多筒基础结构/34
2.1.3桩筒复合基础结构/34
2.2筒型基础结构荷载分析/35
2.2.1风浪条件确定方法及荷载组合方法/35
2.2.2风荷载/42
2.2.3浪流荷载/47
2.3单筒多舱基础结构分析/50
2.3.1单筒多舱基础结构的传力体系/50
2.3.2钢混组合筒型基础结构的受力分析/51
2.3.3全钢筒型基础结构的受力分析/54
2.4多筒基础结构分析/56
2.4.1多筒基础结构的传力体系/56
2.4.2三筒导管架基础结构的受力分析/57
2.5桩筒复合基础结构分析/59
2.5.1单桩筒复合基础结构的受力分析/59
2.5.2多桩筒复合基础结构的受力分析/63
2.6建造期筒型基础屈曲分析/66
第3章海上风电筒型基础的地基稳定性69

3.1单筒多舱筒型基础的竖向承载力/70
3.1.1承载模式/70
3.1.2顶盖承载模式的承载力验算/71
3.1.3筒壁承载模式的承载力验算/73
3.1.4竖向极限承载力的上限解研究/75
3.2单筒多舱筒型基础的抗倾覆能力/81
3.2.1抗倾承载力的简化算法/81
3.2.2筒土分离对抗倾覆承载力的影响/84
3.2.3改进算法的提出/86
3.2.4倾覆荷载下筒型基础的旋转中心/95
3.2.5抗倾覆极限承载力的上限解研究/98
3.3单筒多舱筒型基础的水平向承载力/102
3.3.1水平向承载力的简化算法/102
3.3.2水平向荷载作用下的地基破坏模式/103
3.3.3筒土分离对水平向承载力的影响/104
3.4单筒多舱筒型基础的承载力包络面/108
3.4.1承载力包络面方法概述/108
3.4.2复合加载条件下筒型基础的承载力包络面/110
3.4.3基于筒型基础旋转中心承载力包络面/115
3.4.4筒型基础和墩式基础承载力包络面的差异/121
3.5多筒基础的地基稳定性/126
3.5.1海上风电多筒基础的应用/126
3.5.2多筒基础的单向承载力与荷载分担机制/127
3.5.3多筒基础的复合承载力/133
3.6单桩筒型基础的地基稳定性/136
3.6.1桩筒共同承载机制/136
3.6.2单桩筒型基础的单向承载力/140
3.6.3黏土中单桩筒型基础的承载力包络线/143
3.6.4无黏性土中单桩筒型基础的地基承载力
包络线/148
3.6.5单桩摩擦盘基础的地基承载特性/150
目录3.7地震作用下新型筒型基础的稳定性/154
3.7.1地震作用下软黏土强度弱化规律/154
3.7.2黏土地基上新型筒型基础的地震响应/157
3.7.3砂土地基上新型筒型基础的地震响应/164
3.8冲刷深度对新型筒型基础稳定性的影响/171
3.8.1冲刷工况下筒型基础竖向极限承载力/171
3.8.2冲刷工况下新型筒型基础水平向极限承载力/176
3.8.3冲刷工况下新型筒型基础抗倾极限承载力/178
3.8.4冲刷深度对新型筒型基础承载力包络线的影响/180
3.9预挖法提高新型筒型基础的承载力/184
3.9.1工程概况/184
3.9.2预挖提高筒型基础承载力的理论分析/185
3.9.3预挖法提高筒型基础承载力的数值模拟/185
3.10新型筒型基础地基稳定性分析实例/188
3.10.1工程概况/188
3.10.2地基承载力验算/189
3.10.3地基承载力验算结果/193
第4章海上风电筒型基础塔筒风机的整体浮运197

4.1筒型基础浮稳性与分舱优化/198
4.1.1筒型基础结构的浮稳性原理与静态稳性分析/198
4.1.2筒型基础结构的分舱优化方法/203
4.1.3筒型基础结构的动态稳性分析/205
4.2海上风电筒型基础专用运输安装船舶/210
4.2.1专用安装船舶简介/210
4.2.2设计特点、用途/212
4.2.3主要参数/212
4.2.4作业水域及环境条件/213
4.2.5风电基础安装相关系统/213
4.3筒型基础塔筒风机与船舶静态稳性分析/213
4.3.1筒型基础塔筒风机体系静态稳性分析/214
4.3.2筒型基础塔筒风机与船舶体系静态稳性分析/215
4.4筒型基础塔筒风机与船舶多体耦合安全性/216
4.4.1筒型基础塔筒风机与船舶多体耦合作用/216
4.4.2海上风电整体浮运性态数值分析与模型试验/222
4.4.3多体耦合动力安全的影响因素分析/241
4.5筒型基础塔筒风机整体浮运过程的现场测控
分析/247
4.5.1拖航分析/247
4.5.2浮运过程的船舶性态与水封安全性/249
4.5.3浮运过程的风机振动/251
4.5.4浮运/254
第5章海上风电筒型基础沉放与精细调平257

5.1筒型基础水中沉放/258
5.1.1模型试验/258
5.1.2水中沉放过程吊索受力/259
5.1.3水中沉放过程筒型基础风机的加速度/260
5.1.4水中沉放过程筒型基础风机的纵摇角度/261
5.1.5波流对沉放姿态的影响/262
5.2筒型基础的土中沉放/264
5.2.1自重沉放阶段的阻力计算/264
5.2.2筒型基础负压沉放阶段的渗流减阻/274
5.2.3负压沉放阻力计算方法讨论/282
5.2.4筒型基础的减阻措施/290
5.3沉放过程屈曲控制/293
5.3.1筒内外压差作用/293
5.3.2分舱压差作用/294
5.4沉放精细调平控制/295
5.4.1薄壁筒型基础压差精细调平控制方法/295
5.4.2厚壁筒型基础的沉放与调平/297
5.5筒型基础的整机沉放过程实例/299
5.5.1工程概况/299
5.5.2整机沉放施工/300
5.6筒型基础的顶升与回收/303
第6章海上风电筒型基础冲刷与防护309

6.1海上风电筒型基础的冲刷特性/310
6.1.1复合筒型基础绕流水流特征/310
6.1.2复合筒型基础局部冲刷试验研究/311
6.1.3筒型基础局部冲刷试验结果/318
6.1.4筒型基础局部冲刷数值模拟研究/327
6.1.5筒型基础局部冲刷计算经验公式比较/329
6.2海上风电筒型基础冲刷防护/336
6.2.1环翼式防护/336
6.2.2抛石防护/337
6.2.3仿生水草防护/337
6.2.4蜂巢防护/338
6.2.5淤泥固化/338
第7章海上风电筒型基础结构安全监测系统343

7.1海上风电筒型基础结构整机环境要素监测/344
7.1.1海上风电筒型基础整机环境要素监测方案/344
7.1.2海上风电筒型基础整机风、浪、流监测/344
7.1.3海上风电筒型基础整机温度、湿度监测/348
7.1.4海上风电场紊流度监测/348
7.1.5海上风电筒型基础冲刷监测/349
7.2海上风电筒型基础整机沉放过程安全监测/349
7.2.1监测方案/349
7.2.2舱压与倾角监测分析/350
7.2.3动力监测分析/352
7.3海上风电筒型基础结构服役期地基监测/353
7.3.1监测方案/353
7.3.2整机沉降变形监测分析/356
7.3.3地基土压力监测分析/357
7.3.4地基孔隙水压力监测分析/357
7.4海上风电筒型基础结构整机服役期静力监测/360
7.4.1海上风电筒型基础结构整机倾斜度监测/360
7.4.2海上风电筒型基础整机应力监测/365
7.4.3海上风电筒型基础结构内力监测/367
7.5海上风电筒型基础结构整机服役期动力监测/371
7.5.1海上风电筒型基础结构整机动力监测布置/371
7.5.2海上风电筒型基础结构整机动力监测实例/373
7.6海上风电筒型基础整机服役期安全监测系统
搭建与实施/377
第8章海上风电筒型基础塔筒风机耦合动力安全381

8.1海上风电筒型基础整机振动现场监测分析/382
8.1.1停机工况振动位移分析/382
8.1.2运行工况下振动位移分析/383
8.1.3停机工况振动加速度分析/385
8.1.4运行工况下振动加速度分析/387
8.2海上风电筒型基础整机工作模态识别/388
8.2.1海上风电筒型基础整机振动频域特性/388
8.2.2考虑谐波影响的结构工作模态识别方法/390
8.2.3全功率范围内海上风电结构工作模态识别/395
8.3海上风电筒型基础整机振源识别/400
8.3.1海上风电结构振源特性/400
8.3.2振源识别方法/401
8.3.3振源识别方法工程验证/405
8.3.4海上风电结构振源识别及其影响/407
8.4海上风电筒型基础整机动力安全评估与运行控制
策略优化/413
8.4.1海上风电筒型基础整机动力安全评估/413
8.4.2筒型基础和单桩基础风机动态振动对比/415
8.4.3海上风电筒型基础整机运行控制策略优化/421
8.5海上风电筒型基础结构振动疲劳损伤特性/432
8.5.1疲劳研究对象/432
8.5.2风浪联合分布/433
8.5.3气动荷载和水动荷载模拟/434
8.5.4基础结构振动疲劳损伤特性研究/438
8.6海上风电筒型基础结构被动减振控制/453
8.6.1阻尼器减振控制原理/453
8.6.2海上风电结构振动控制计算方法/460
8.6.3海上风电筒型基础结构被动阻尼器减振效果/464