【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于風電基礎(chǔ)領(lǐng)域，具體涉及一種海上大直徑薄壁鋼管樁基礎(chǔ)及制備方法。
技術(shù)介紹
1、隨時國家清潔能源政策的提出，風電獲得了長足的發(fā)展，風電基礎(chǔ)作為風力發(fā)電的重要組成部分，其成本約占海上風電建設(shè)成本的三分之一。降低海上風電基礎(chǔ)成本，對于將低海上風電開發(fā)成本具有重要的意義。海上風電大直徑單樁基礎(chǔ)是海上風電領(lǐng)域最為常見的基礎(chǔ)形式，其重量約在1000噸到2500噸間，對其開展精細化設(shè)計，可降低結(jié)構(gòu)成本。為保證大直徑單樁基礎(chǔ)在施工及在位工況下的局部穩(wěn)定性，常規(guī)大直徑單樁基礎(chǔ)徑厚比被限制在d/t≤120，這導致常規(guī)單樁基礎(chǔ)減重空間有限。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提出一種海上大直徑薄壁鋼管樁基礎(chǔ)及制備方法，解決了常規(guī)大直徑單樁基礎(chǔ)由于徑厚比的限制，導致單樁基礎(chǔ)的減重空間有限，進而使得其制造成本過高的缺陷。
2、為了達到上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是：
3、本專利技術(shù)提供的一種海上大直徑薄壁鋼管樁基礎(chǔ)的制備方法，包括以下步驟：
4、步驟1，將待設(shè)計的單樁基礎(chǔ)分為三段，分別為第一段單樁子基礎(chǔ)、第二段單樁子基礎(chǔ)和第三段單樁子基礎(chǔ)，其中，第一段為入泥段；第二段為在位工況下入泥段；第三段為在位工況下泥面以上段；
5、每段單樁子基礎(chǔ)均由多個子段基礎(chǔ)組成；
6、步驟2，設(shè)定每段單樁子基礎(chǔ)的初始徑厚比范圍；
7、步驟3，根據(jù)設(shè)定的初始徑厚比范圍選取每個子段基礎(chǔ)的初始徑厚比，并設(shè)定每個子段基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)，得到初始單樁基
8、步驟4，依次利用承載力、變形量、自重入泥深度、屈曲應(yīng)力和疲勞損傷總值判斷初始單樁基礎(chǔ)是否滿足對應(yīng)的工藝要求，若不滿足，則返回步驟3，若滿足，則得到最終的單樁基礎(chǔ)。
9、優(yōu)選地，步驟2中，設(shè)定每段單樁子基礎(chǔ)的初始徑厚比范圍，具體方法是：
10、第一段單樁子基礎(chǔ)的徑厚比小于等于200；第二段單樁子基礎(chǔ)的徑厚比小于等于180；第三段單樁子基礎(chǔ)的徑厚比小于等于120。
11、優(yōu)選地，步驟3中，
12、每個子段基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)具體是：
13、每個子段基礎(chǔ)為直型或錐型結(jié)構(gòu)，且上一子段基礎(chǔ)下端內(nèi)徑等于下一子段基礎(chǔ)的上端外徑。
14、優(yōu)選地，步驟4中，依次利用承載力、變形量、自重入泥深度、屈曲應(yīng)力和疲勞損傷總值判斷初始單樁基礎(chǔ)是否滿足對應(yīng)的工藝要求，若不滿足，則返回步驟3，若滿足，則得到最終的單樁基礎(chǔ)，具體方法是：
15、s41，獲取每個子段基礎(chǔ)的承載力和變形量，判斷每個子段基礎(chǔ)的承載力和變形量是否滿足要求，若滿足則得到中間單樁基礎(chǔ)，并進入s42，否則進入步驟3；
16、s42，獲取中間單樁基礎(chǔ)的自重入泥深度，其中，若自重入泥深度小于第一段單樁子基礎(chǔ)的長度，則返回步驟1重新將待設(shè)計的單樁基礎(chǔ)進行分段，且減小第一段單樁子基礎(chǔ)的長度；否則進入s43；
17、s43，將中間單樁基礎(chǔ)自重入泥；
18、s44，獲取入泥后的中間單樁基礎(chǔ)的首次屈曲應(yīng)力，判斷該首次屈曲應(yīng)力是否超過應(yīng)力允許值，其中，若超過，則進入步驟3；否則進入步驟s45；
19、s45，對入泥后的中間單樁基礎(chǔ)進行錘擊一次，計算中間單樁基礎(chǔ)在錘擊力作用下的屈曲應(yīng)力；
20、s46，判斷錘擊過程中對應(yīng)的屈曲應(yīng)力是否超過應(yīng)力允許值，其中，若超過，則進入步驟3；否則返回s47；
21、s47，重復(fù)步驟s45、s46，直到中間單樁基礎(chǔ)錘擊至指定深度；
22、s48，計算風機載荷和波流載荷對錘擊至指定深度后的中間單樁基礎(chǔ)產(chǎn)生的疲勞損傷，以及計算錘擊過程中樁身受到的疲勞損傷；
23、s49，計算中間單樁基礎(chǔ)對應(yīng)的疲勞損傷總值，判斷該疲勞損傷總值是否超限，其中，若超限則返回步驟3；否則得到最終的單樁基礎(chǔ)。
24、優(yōu)選地，s41中，獲取每個子段基礎(chǔ)的承載力和變形量，具體方法是：
25、對選定的每個子段基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形態(tài)進行在位工況分析，得到每個子段基礎(chǔ)的承載力和變形量。
26、優(yōu)選地，s42中，獲取中間單樁基礎(chǔ)的自重入泥深度，具體方法是：
27、將待設(shè)計的單樁基礎(chǔ)的重量結(jié)合機位土層參數(shù)，計算得到中間單樁基礎(chǔ)的自重入泥深度。
28、優(yōu)選地，s44中，獲取入泥后的中間單樁基礎(chǔ)每次錘擊對應(yīng)的屈曲應(yīng)力以及樁身受到的疲勞損傷，具體方法是：
29、獲取入泥后的中間單樁基礎(chǔ)的首次屈曲應(yīng)力，具體方法是：
30、基于入泥后的中間單樁基礎(chǔ)的形態(tài)建立得到考慮單樁基礎(chǔ)和土的實體有限元完美模型；
31、利用得到的實體有限元完美模型對中間單樁基礎(chǔ)進行模態(tài)分析，得到一階模態(tài)，將得到的一階模態(tài)等比例作為幾何缺陷施加到實體有限元完美模型上，得到帶有幾何缺陷的實體有限元模型，其中，幾何缺陷最大值的取值是根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)制造單位的制造能力確定；
32、將波浪載荷施加到帶有幾何缺陷的實體有限元模型上進行屈曲分析，得到中間單樁基礎(chǔ)對應(yīng)的首次屈曲應(yīng)力。
33、優(yōu)選地，
34、s45中，對入泥后的中間單樁基礎(chǔ)進行錘擊一次，計算中間單樁基礎(chǔ)在錘擊力作用下的屈曲應(yīng)力，具體方法是：
35、基于入泥后的中間單樁基礎(chǔ)的形態(tài)建立得到考慮單樁基礎(chǔ)和土的實體有限元完美模型；
36、基于波動方程的打樁分析法，得到中間單樁基礎(chǔ)錘擊時受到的最大軸向力；
37、利用得到的實體有限元完美模型對中間單樁基礎(chǔ)進行模態(tài)分析，得到一階模態(tài)，將得到的一階模態(tài)等比例作為幾何缺陷施加到實體有限元完美模型上，得到帶有幾何缺陷的實體有限元模型，其中，幾何缺陷最大值的取值是根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)制造單位的制造能力確定；
38、將波浪載荷以及得到的最大軸向力施加到帶有幾何缺陷的實體有限元模型上進行屈曲分析，得到中間單樁基礎(chǔ)在錘擊力作用下的屈曲應(yīng)力。
39、一種海上大直徑薄壁鋼管樁基礎(chǔ)，利用所述方法制備得到。
40、優(yōu)選地，每段單樁子基礎(chǔ)由多個子段基礎(chǔ)沿軸向拼接而成；每個子段基礎(chǔ)的高度為1m?-3m。
41、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是：
42、本專利技術(shù)提供的一種海上大直徑薄壁鋼管樁基礎(chǔ)的制備方法，首先將待設(shè)計的單樁基礎(chǔ)劃分為三段；每段可以取不同的徑厚比，進而突破了徑厚比120的限制，達到降低結(jié)構(gòu)重量的目的；之后依次利用承載力、變形量、自重入泥深度、屈曲應(yīng)力和疲勞損傷總值判斷初始單樁基礎(chǔ)是否滿足對應(yīng)的工藝要求，確保了沉樁過程的穩(wěn)定進行。
43、綜上所述，本專利技術(shù)有效解決了單樁基礎(chǔ)的減重空間有限的缺陷。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護點】
1.一種海上大直徑薄壁鋼管樁基礎(chǔ)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上大直徑薄壁鋼管樁基礎(chǔ)的制備方法，其特征在于，步驟2中，設(shè)定每段單樁子基礎(chǔ)的初始徑厚比范圍，具體方法是：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上大直徑薄壁鋼管樁基礎(chǔ)的制備方法，其特征在于，步驟3中，每個子段基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)具體是：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上大直徑薄壁鋼管樁基礎(chǔ)的制備方法，其特征在于，步驟4中，依次利用承載力、變形量、自重入泥深度、屈曲應(yīng)力和疲勞損傷總值判斷初始單樁基礎(chǔ)是否滿足對應(yīng)的工藝要求，若不滿足，則返回步驟3，若滿足，則得到最終的單樁基礎(chǔ)，具體方法是：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種海上大直徑薄壁鋼管樁基礎(chǔ)的制備方法，其特征在于，S41中，獲取每個子段基礎(chǔ)的承載力和變形量，具體方法是：
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種海上大直徑薄壁鋼管樁基礎(chǔ)的制備方法，其特征在于，S42中，獲取中間單樁基礎(chǔ)的自重入泥深度，具體方法是：
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種海上大直徑薄壁鋼管樁基礎(chǔ)的制備方法，其特征在于，S4
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種海上大直徑薄壁鋼管樁基礎(chǔ)的制備方法，其特征在于，S45中，對入泥后的中間單樁基礎(chǔ)進行錘擊一次，計算中間單樁基礎(chǔ)在錘擊力作用下的屈曲應(yīng)力，具體方法是：
9.一種海上大直徑薄壁鋼管樁基礎(chǔ)，其特征在于，利用權(quán)利要求1至8中任一項所述方法制備得到。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種海上大直徑薄壁鋼管樁基礎(chǔ)，其特征在于，每段單樁子基礎(chǔ)由多個子段基礎(chǔ)沿軸向拼接而成；每個子段基礎(chǔ)的高度為1m?-3m。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種海上大直徑薄壁鋼管樁基礎(chǔ)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上大直徑薄壁鋼管樁基礎(chǔ)的制備方法，其特征在于，步驟2中，設(shè)定每段單樁子基礎(chǔ)的初始徑厚比范圍，具體方法是：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上大直徑薄壁鋼管樁基礎(chǔ)的制備方法，其特征在于，步驟3中，每個子段基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)具體是：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上大直徑薄壁鋼管樁基礎(chǔ)的制備方法，其特征在于，步驟4中，依次利用承載力、變形量、自重入泥深度、屈曲應(yīng)力和疲勞損傷總值判斷初始單樁基礎(chǔ)是否滿足對應(yīng)的工藝要求，若不滿足，則返回步驟3，若滿足，則得到最終的單樁基礎(chǔ)，具體方法是：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種海上大直徑薄壁鋼管樁基礎(chǔ)的制備方法，其特征在于，s41中，獲取每個子段基礎(chǔ)的承載力和變形量，具體方法是...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭楓，邱旭，唐程，趙昊，李冬，李會，孫捷，閆姝，季秋陽，馬文冠，王呈呈，宋鵬旭，
申請(專利權(quán))人：華能如東八仙角海上風力發(fā)電有限責任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。