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近海风电场环境载荷和支撑结构强度研究

作　者: 葛川
导　师: 何炎平
学　校: 上海交通大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 近海风电场支撑结构环境载荷基础桩 SACS 强度校核地震桩与土壤
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

近海风电场的支撑结构不仅承受来自风机自重以及叶片受力载荷也承受了环境中风,浪,流等载荷的作用,依靠基础桩将载荷传递至海床。本文主要内容为介绍近海风电场的环境载荷,根据API的工作应力设计法的要求使用SACS软件对支撑结构进行设计并进行了强度校核。在使用SACS软件计算过程中,不仅模拟了海上风,浪,流等环境载荷,也应用了SACS程序中桩与土壤相互作用的PSI模块对近海风电场的基础桩与海底土壤之间的相互作用进行了模拟计算。也使用SACS软件中动力分析模块分析了近海风电场的支撑结构的自振模态以及支撑结构在地震情况下受力情况和强度的校核。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-11
  1.1 风能资源展望  9
  1.2 近海风力发电的发展及其展望  9
  1.3 我国近海发电状况  9-10
  1.4 本文的主要工作  10-11
第二章近海发电机组支撑结构概述  11-18
  2.1 近海风电机组支撑结构的组成  11-12
  2.2 近海风电机组基础的类型  12-17
    2.2.1 固定式基础  13-15
    2.2.2 浮式基础  15-17
  2.3 本章小结  17-18
第三章工作应力设计法  18-27
  3.1 工作应力设计法的说明  18-19
  3.2 支撑结构设计  19-25
    3.2.1 圆柱形构件  19-24
    3.2.2 圆锥过渡  24-25
  3.3 基础桩的设计  25-26
  3.4 本章小结  26-27
第四章环境载荷  27-43
  4.1 风载荷  27-31
    4.1.1 作用在支撑架上的风载荷  27-29
    4.1.2 作用在叶片上的风载荷  29-31
  4.2 波浪载荷  31-38
    4.2.1 各种波浪理论介绍  31-33
    4.2.2 浪理论的选择  33-35
    4.2.3 Airy 波理论简介  35-37
    4.2.4 Morison 方程  37-38
  4.3 流载荷  38
  4.4 海床约束  38-42
    4.4.1 单桩的轴向承载力  39
    4.4.2 单桩的水平承载力  39-42
  4.5 本章小结  42-43
第五章塔筒和基础结构初步设计  43-61
  5.1 sacs 软件介绍  43-44
  5.2 利用sacs 软件建立模型  44-48
    5.2.1 结构形式的确定  44-46
    5.2.2 环境载荷的确定  46
    5.2.3 SACS 软件模型的数据文件  46-48
  5.3 结构尺寸的初步设计  48-60
    5.3.1 支撑塔的设计  49-51
    5.3.2 圆锥过渡段的设计  51-54
    5.3.3 基础桩的设计  54-60
  5.4 本章小结  60-61
第六章结构强度和稳定性校核  61-68
  6.1 支撑塔强度校核  61-62
  6.2 圆锥过渡段强度校核  62-63
  6.3 基础桩的强度校核  63-66
    6.3.1 泥面以上基础桩分段的强度校核  63-64
    6.3.2 基础桩泥面以下部分强度校核  64-66
  6.4 稳定性校核  66-67
  6.5 本章小结  67-68
第七章地震反应分析  68-79
  7.1 结构的自振特性  68-71
  7.2 地震反应分析方法  71-74
    7.2.1 简介  71
    7.2.2 几种地震分析方法简介  71-72
    7.2.3 响应谱法原理  72-74
  7.3 模型计算分析  74-78
    7.3.1 动载荷及土壤  74-75
    7.3.2 动载荷响应结果  75-77
    7.3.3 强度校核  77-78
  7.4 本章小结  78-79
第八章总结与展望  79-80
  8.1 本文总结  79
  8.2 展望  79-80
参考文献  80-81
附录一符号  81-82
攻读学位期间发表的学术论文  82-83
致谢  83

近海风电场环境载荷和支撑结构强度研究

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