海上风机基础嵌岩稳桩平台吊装动力分析开题报告

全文总字数：9533字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 目的及意义

风能是可再生能源中发展最快的清洁能源，也是最有发展潜力的清洁能源，目前风力发电技术已经趋于成熟。海上风机基础形式大致可分成桩基础、导管架基础、三脚架基础、重力式基础、吸力筒基础以及浮式基础。单桩基础是目前世界上应用最多的基础形式，截止2019年年底累计数据显示，单桩基础仍然统治着欧洲海上风电场。由于我国海上风电场都位于近海浅水海域，理论上更适合单桩基础，但其应用尚不普及^[1]。原因是桩的尺寸较大，单桩基础的施工质量、垂直度的控制等要求较高（平面度≤50cm，垂直度≤3‰）^[2]。同时较浅的水深会对施工船产生水动力影响。 为了解决大型单桩基础的沉桩技术，更加快速和精确地进行沉桩，国内多采用大型辅助桩稳桩平台进行沉桩，大型稳桩平台的搭设采用起重船进行吊装。海上起重吊装作业作为最常见的海上作业，一直受到各国学者的研究，本文以三峡新能源广东省阳江市阳西沙扒二期400mw海上风电场工程为背景，该项目使用自行研发的，能确保沉桩精度、嵌岩施工功效、快速周转、施工过程稳定、方便人员及物资的安全上下的海上风电嵌岩施工平台。该嵌岩平台安装分为基础平台（下平台）和施工平台（上平台）的安装，大致分为起吊、下放和上下平台的对接几个环节。本文主要对嵌岩平台的起吊、下放和对接过程进行分析，选取不同的海况，研究运输船、起重船和平台的多（浮）体耦合系统的动力响应，根据相关作业规范和准则，探寻海上吊装作业的允许海况。

海上起重作业频繁地应用在主要海上构件和结构的建造或安装中^[3]，比如海上平台的安装与拆除、海上基础的安装、海底打捞抢险、海底结构安装等。由于海洋环境复杂多变，难以预测，以及作业船舶和吊物的多（浮）体之间的相互影响，使得海上吊装作业一般在低海况条件下进行，复杂多变的海况会引起船体-吊物系统的剧烈运动，可能会导致某安装环节的失败。在起吊过程中，吊物与运输船甲板之间会产生碰撞和显著的吊索荷载；在空中提升和下放过程中，受到风浪流的作用，平台的剧烈运动可能导致吊索受力过大及平台与吊臂之间的碰撞；在对接过程中，由于上部结构的运动，会与下部结构产生不同方向的碰撞。当这些动力响应过大时，会造成不同程度的结构损坏甚至人员伤亡，造成巨大的经济损失。因此在工程规划阶段，使用适当的方法对吊装过程进行模拟动力分析，对评估吊装作业的安全性和可操作性，提高并选择合适的施工允许海况，最终结合海洋气象预报选择较好允许施工窗口期至关重要。本文对嵌岩平台整个吊装作业过程的动力分析具有工程实用性，通过动力分析为减小系统的动力响应，提高施工的允许海况提供依据，有助于安全高效的海上施工作业。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究的基本内容以及目标

海洋结构的吊装作业过程涉及多个环节，在每个环节中都存在限制因素，比如吊离过程中船体甲板与海洋结构之间的碰撞力、吊索张力、下水过程中抨击力等等。在规划阶段详细分析这些限制因素，进而评估吊装作业的允许海况对于高效安全施工是非常重要的。因此，本研究基于风机基础嵌岩稳桩平台的吊装工程项目，考虑吊索的柔性，对平台吊离、提升、下水以及上下平台对接过程中船体-吊索-平台耦合系统进行动力响应分析：

1.研究安装过程出现的多浮体运动响应

2.研究平台吊离运输船时平台与船舶甲板之间的相互作用

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

1. 孙绪廷, 杨丹良,马纯杰. 海上风电基础研究现状与可持续发展分析[j]. 山西建筑, 2019, 45(18): 64-65.

2. 毕宇. 海上风电单桩稳桩平台研究[j]. 中国设备工程, 2019(01): 164-165.

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