海上风电基础结构动力分析
三桩基础海上风机结构的比较分析
三桩基础海上风机结构的比较分析海上风机是指安装在海上的大型风能利用设备，是清洁能源领域中的一个重要组成部分。
现代海上风机的结构主要由塔座、机舱、叶片、轴和基础组成。
基础是保持整个海上风机稳定的重要组成部分，也是传递风机重量和风载荷的属性之一。
基础适当的设计和施工是保证海上风机可靠性和长久稳定运行的关键之一。
目前，海上风机的基础结构主要有三种类型，分别是单桩基础、桶形抗拔基础和吊扣式基础。
下面将对这三种基础结构进行比较分析。
1. 单桩基础单桩基础是一种简单、成熟、可靠的基础结构，可应用于水深不超过30米的浅海风机，该风机通常使用普通开挖船安装，成本较低。
在单桩基础的设计中，桩的直径、长度和钢板堆垛方式等参数需要精细化计算和调整，以确保桩基能够承受风载、水动力、震动和永久荷载的各种作用力，保证风机的稳定运行。
与其他基础结构相比，单桩基础的优点是施工相对简单，适用范围广，成本低廉。
但是，单桩基础的主要缺点是其对泥土层的依赖性较高，桩基施工流程中使用重型打桩机或现场钢板打桩常会引起水质污染和水下噪音干扰，因此，其适用范围受限，需要充分考虑海洋环境对基础的影响等制约因素。
2. 桶形抗拔基础桶形抗拔基础是另一种常用的海上风机基础结构，通常适用于25至50米深度的水域。
桶形基础的设计是在打预应力混凝土桶体的时候将桶内下部空泡，以提高抵抗弯矩的能力和抗拔性能。
相比于单桩基础，桶形基础在深海或海底地形复杂的地方表现更为出色，具有刚性强、耐风载性好和可减少海洋环境污染等优势。
值得注意的是，桶形基础的施工工艺比单桩基础要复杂一些，需要使用更多的施工设备和人工，所以桶形基础的施工成本比单桩基础更高。
另外，一个缺点是他的模拟需求和设计流程要比单桩基础更为复杂。
此外，由于桶形基础需满足上下游良好的模拟特性，它在提高海底安全系数的同时与其上面的形成很好的一体化，有效地减少了海上风机的摇晃，因而得到了广泛的应用。
3. 吊扣式基础吊扣式基础是一种具有高度灵活性和可重定位性的海上风机基础结构，主要用于深海和远海风机安装。
海上风电基础结构研究现状及发展趋势
第２期黄维平，等：海上风电基础结构研究现状及发展趋势１３１ｌ海上风电基础结构研究１．１设计荷载研究作用在海上风电机组基础结构上的荷载包括风轮机运转荷载（见图１）和海洋环境荷载。
风轮机运转荷载是由风和风机叶片相互作用产生的，Ｒｕｎｅ等人心］采用气动弹性方法计算作用在叶片、风轮机及水面上结构的空气动力荷载，采用非线性弹簧和阻尼器模拟桩一土相互作用，研究了单桩结构在风浪作用下的动力耦合响应问题。
研究表明，基础结构的性质对海上风电机组结构系统的动力特性有较大的影响，因此，基础结构模型作为系统气动弹性模型的一部分是非常重要的。
它不仅影响基础结构的设计荷载，而且影响系统其它组成部分的设计荷载。
极端响应是海上风电机组基础结构设计的一个重要变量，它图１风轮机荷载示意Ｆｉｇ．１Ｌｏａｄｏｆ诵ｎｄｔｕｒｂｉｎｅ包括叶片的拍向弯矩和基础结构的倾覆力矩。
文献［３］采用现场测量数据对极端响应分布的统计不确定性进行了贝叶斯分析，结果表明，极端响应的概率分布符合韦伯分布。
海上风电机组基础结构与海洋平台的结构形式有较大区别，且水深较浅。
因此，波浪荷载的计算多采用非线性波模型。
Ｌｉａｎｇ等人［４］研究了非线性波与海上风电机组基础结构相互作用的数值模拟问题，提出了一个新的模拟非线性波与任意截面形状直立结构相互作用的数值方法。
该方法的主要优点是不需要特殊的算法来模拟破碎波。
Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎ等人［５］采用线性和非线性波浪模型研究了波浪运动模型、波浪荷载模型和结构模型对确定海上风电机组基础结构流体动力荷载的影响。
研究表明，采用线性波模型计算海上风电机组基础结构流体动力荷载是不安全的，应该采用非线性波模型。
文献［６］的研究表明，结构的最大流体动力荷载出现在强非线性非破碎波条件下。
随着海上风电技术的不断进步，风机规格越来越大，水深越来越深，使得传统固定式基础结构的一阶固有频率降至０．２５～０．３５Ｈｚ之间。
而一些海浪谱，如瑞典Ｂｏｃｋｓｔｉｇｅｎ海上风电场测量的海浪谱，其第二个谱峰频率约为０．３Ｈｚ，可能引起共振。
三脚架式海上风电支撑结构流固耦合动力分析
三脚架式海上风电支撑结构流固耦合动力分析张力伟;李昕【摘要】近海固定式风电机组水下支撑结构的体积较大,海水对结构体系的振动特性存在影响.文章以5 MW三脚架式海上风力机为研究对象,建立了考虑桩-土体系及流固耦合作用的整机动力学分析模型;借助有限元软件ANSYS对该结构体系的流固耦合模态进行数值求解;通过低阶固有频率和振型特征,分析了海水对振动模态的影响.在此基础上,运用动力时程法分析了整机在E1-Centro波作用下的地震动响应.研究结果表明,在地震作用下,海水附加作用能够显著增大基础侧向位移和桩基弯矩,在进行海上风机设计时,须给予考虑.%Fixed offshore wind turbine usually has large size supporting structure underwater and fluid has an influence on the dynamic characteristics of the structure system.The dynamic model of a 5 MW tripod offshore wind turbine considering pile-soil system and fluid-structure interaction (FSI)is established and the structural modes in air and in water are obtained with the help of ANSYS.Through comparisons of the low-order natural frequencies and mode shapes,the influence of sea water on the free vibration characteristics of offshore wind turbine are analyzed.On basis of the above work,seismic responses under excitation of El-Centro wave are calculated by using time-history analysis method,and the results reveal that the dynamic responses such as the lateral displacement of the foundation and the section bending moment of the tubular piles increase substantially under the influence of added-mass and hydrodynamic pressure of sea water,which should be taken into account in designing of offshore wind turbines.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2017(035)005【总页数】7页(P740-746)【关键词】海上风机;流固耦合;固有频率;地震波;时程分析;动水压力【作者】张力伟;李昕【作者单位】大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连116026;新誉集团风电研究院,江苏常州213166;大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连116026【正文语种】中文【中图分类】TK83;TU312近年来，随着对清洁能源需求的日益加大，海上风电场建设迎来了前所未有的良机。
三桩基础海上风机结构的比较分析
三桩基础海上风机结构的比较分析海上风机是利用海上风能发电的一种重要装备，而其基础结构是海上风机的重要组成部分。
海上风机的基础结构种类繁多，其中以单桩基础、桁架式基础、和浮式基础为主要类型。
本文将对这三种基础结构进行比较分析，探讨它们在海上风机应用中的优缺点和适用场景。
一、单桩基础单桩基础是一种将海上风机固定在海底的结构基础。
其主要特点是通过一根直径较大的钢桩将风机固定在海底，而钢桩需要通过振动锤或旋挖机等设备打入海底，然后通过水泥灌注或者填充钢筋混凝土进行固定。
优点：1. 施工便利：单桩基础可以通过振动锤或者旋挖机进行施工，相对来说施工比较方便。
2. 成本相对较低：单桩基础的成本相对来说比较低，尤其适用于水深较浅的海域。
3. 维护成本低：单桩基础的维护成本相对较低，因为其结构比较简单，维护也比较容易。
1. 受水深限制：单桩基础受到水深限制，一般只适用于水深较浅的海域。
2. 抗风载能力弱：由于单桩基础固定方式的特殊性，抗风载能力相对较弱，钢桩易于发生折断。
3. 风机规模受限：由于单桩基础的限制，只能适用于小型海上风机，大型海上风机无法采用单桩基础。
二、桁架式基础桁架式基础是一种将海上风机固定在海底的结构基础。
其主要特点是通过将风机与海底连接的桁架结构来确保其稳固性，桁架结构一般采用钢结构。
1. 适用范围广：桁架式基础适用于水深较深的海域，且能适应较大范围的水深。
2. 抗风载能力强：由于桁架结构的特殊性，桁架式基础有较强的抗风能力，适用于大型海上风机。
3. 长期稳定性更强：桁架式基础的稳固性更强，长期使用更加稳定。
1. 施工难度较大：桁架式基础的施工相对来说比较困难，需要较高的技术和设备支持。
2. 成本较高：桁架式基础的成本较高，尤其是钢结构的制造和安装成本较大。
3. 维护难度大：桁架式基础的维护相对来说比较困难，特别是在海上维护更加困难。
海上风电场基础与结构设计研究
海上风电场基础与结构设计研究海上风电场基础与结构设计研究摘要：随着可再生能源的重要性日益凸显，海上风电场作为一种重要的可再生能源发电方式受到了广泛关注。
海上风电场基础与结构设计是建设海上风电场的重要环节，直接影响风电场的稳定性和可靠性。
本文综述了目前海上风电场基础与结构设计的相关研究，并对其发展趋势进行了展望。
1. 引言随着全球能源需求的不断增大和环境问题的日益突出，可再生能源的开发和利用成为当今社会关注的焦点。
风能作为干净、可再生的能源之一，具有巨大的发展潜力。
相比于陆上风电场，海上风电场由于更加稳定的风能资源、更大的发电容量等优势，被认为是未来风电发展的新方向。
2. 海上风电场基础类型及特点海上风电场基础按照结构形式可以分为固定式基础和浮式基础。
固定式基础包括单桩基础、钢管桩基础和灌注桩基础，具有结构简单、施工便捷等优势。
浮式基础分为浮式水泥混凝土基础和浮式钢混凝土基础，具有适应水深大、海上波浪影响小等优势。
3. 海上风电场基础设计的关键技术海上风电场基础设计主要涉及到承载力设计、抗倾覆设计和抗震设计等关键技术。
承载力设计需要考虑水下地质条件、风荷载和水荷载等多个因素，以确保基础的稳定性和安全性。
抗倾覆设计主要考虑台体的重心位置、基础结构的抗倾覆能力等因素，以减小风电场受倾斜力的影响。
抗震设计主要针对海上风电场面临的地震灾害风险，设计适当的抗震措施来提高风电场的抗灾能力。
4. 海上风电场基础与结构设计的影响因素海上风电场基础与结构设计的影响因素主要包括水深、海洋土壤条件、风速、季节性波浪和海水流速等因素。
针对不同的影响因素，需要采取相应的设计措施，以保证风电场的安全稳定运行。
5. 海上风电场基础与结构设计的发展趋势随着风电技术的不断进步和海上风电场的规模不断扩大，海上风电场基础与结构设计也面临着一些新的挑战和发展趋势。
未来的发展方向包括减少基础成本、提高工程建设效率、改善抗风载能力等方面。
6. 结论海上风电场基础与结构设计是保证海上风电场稳定运行的关键环节，需要综合考虑地质条件、风荷载、水荷载等多方面因素。
海上风电场结构动力响应与优化设计
海上风电场结构动力响应与优化设计随着能源需求的日益增长和环境问题的日益严峻，海上风力发电作为一种新型清洁能源正在逐渐被重视。
然而，海上风电场所处的环境条件十分恶劣，其结构动力响应是影响其运行及发电能力的主要因素之一。
因此，如何优化设计海上风电场结构以提高其动力响应及发电效率，成为了当前的研究热点之一。
一、海上风电场结构动力响应的影响因素1. 海上环境海上环境因素对海上风电场结构的动力响应具有显著的影响。
海上风电场通常面临海浪、风力、气压变化等环境因素的作用，这些因素会导致结构产生振动、风险破坏，严重的还会导致结构受损或倒塌。
2. 结构参数海上风电场结构参数对其动力响应同样具有重要的影响。
其中包括海上风力机塔架、浮式平台、电缆等结构的高度、直径、厚度、刚度等参数。
这些参数的变化将直接影响海上风电场结构的自然振动频率，进而影响结构的动力响应。
二、运用优化设计提高海上风电场结构动力响应针对以上影响因素，结合国内外研究，提出以下几种优化设计方法，以提高其动力响应及发电效率：1.提高海上风力机塔架的刚度目前海上风力机塔架采用的主要是钢材结构，其刚度较低，容易受到外界环境因素的影响。
因此，针对海上环境的影响因素，可通过提高海上风力机塔架的刚度，改进塔架结构设计，抑制结构的振动幅值，从而降低结构的动力响应。
2.采用新型材料采用新型材料是另一种提高海上风电场结构动力响应的有效手段。
目前，旋转船式浮式风电场逐渐流行，对于减小平台振动具有一定的效果，同时，发展轻质复合材料，如碳纤维、玻璃纤维等，也对于提高结构刚度，减小风力机塔架直径、厚度、重量等表现出较好的效果。
3.改善基础条件海上风电场基础所建设的地点、土壤环境等条件的改善会对结构的动力响应产生一定的影响。
对于难以改善的生态环境，我们可以通过建设防波堤、加强地基支撑等方式来改善基础条件，提高结构的稳定性和安全性。
三、结语作为新型清洁能源的代表，海上风电场的结构及其动力响应是制约其运行及发电效率的主要因素。
三桩基础海上风机整体结构的共振分析
三桩基础海上风机整体结构的共振分析
随着可再生能源的重要性日益凸显，海上风机成为了一种受到广泛关注的清洁能源发电方式。
海上风机整体结构在海洋环境中容易受到风浪等外部力的作用，从而导致结构共振现象的发生。
共振现象可能会严重影响海上风机的安全性和稳定性，因此对海上风机整体结构的共振分析显得十分必要。
本文将从三个方面展开对海上风机整体结构的共振分析的讨论。
海上风机整体结构的共振分析需要对结构的基本参数进行研究。
海上风机一般包括塔架、主轴、叶轮、发电机等部件，这些部件的质量、刚度、自然频率等参数都会影响整体结构的共振特性。
在进行共振分析时，需要对这些参数进行准确的获取和计算。
通过有限元分析等计算方法可以获得整体结构的模态频率、模态形式等信息，这些信息对于共振分析具有重要的指导意义。
海上风机整体结构的共振分析需要考虑结构的动力学特性。
海上风机受到外部风压、浪涌等因素的作用，因此需要考虑结构在外部力作用下的响应。
对于海上风机而言，其中包含的旋转部件还会引起结构的动态特性变化，这也需要在共振分析中进行考虑。
通过对海上风机整体结构的动力学特性进行研究，可以更准确地评估结构在外部加载下的响应，从而预测可能出现的共振现象。
海上风机整体结构的共振分析是一项复杂而又重要的工作。
通过对结构的基本参数、动力学特性和实际工程应用进行综合考虑，可以更准确地评估海上风机结构的共振特性，为结构的安全性和稳定性提供保障。
随着海上风机的发展和应用，共振分析方法也将不断得到改进和完善，为海上风机的安全可靠运行提供更加可靠的技术支持。
(完整版)海上风电场+风机基础介绍
海上风电场风机基础介绍技术服务中心业务筹备部前言近年来，国家对清洁能源特别是风电的发展在政策上给予了很大支持，使得中国风电得到蓬勃发展。
风力发电作为新能源领域中技术最成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式，获得了迅猛发展。
随着风电机组从陆地延伸到海上，海上风电正成为新能源领域发展的重点。
本文结合国内外海上风电场具体的风机基础，对现有的海上机组的基础类型逐一介绍，目的是对海上风机基础形成一个初步的了解，为公司日后的海上服务业务做铺垫。
为人类奉献白云蓝天，给未来留下更多资源。
2目录1 风机基础类型--------------------------------------- 4 1.1 重力式基础----------------------------------------- 4 1.2 单桩基础------------------------------------------- 6 1.3 三脚架式基础--------------------------------------- 8 1.4 导管架式基础-------------------------------------- 10 1.5 多桩式基础---------------------------------------- 111.6 其他概念型基础------------------------------------ 122 海上风力发电机组基础维护 -------------------------- 14为人类奉献白云蓝天，给未来留下更多资源。
3为人类奉献白云蓝天，给未来留下更多资源。
4 1 风机基础类型1.1 重力式基础重力式基础,顾名思义是是靠重力来追求风机平衡稳定的基础,重力式基础主要依靠自身质量使风机矗立在海面上,其结构简单，造价低且不受海床影响，稳定性好。
缺点是需要进行海底准备，受环境冲刷影响大，且仅适用于浅水区域。
三桩基础海上风机整体结构的共振分析
三桩基础海上风机整体结构的共振分析海上风机是目前世界上最常见的风能利用设备之一，其具有环保、可再生的特点，被广泛应用于海洋风电场。
风机的表现和性能受到诸多因素的影响，其中之一就是结构的共振。
共振是指系统在外部激励下，产生的激励频率等于系统的固有频率时，系统能够产生较大振幅的运动。
在风机结构中，共振可能会引起结构的破坏和较大的振动，从而影响到风机的工作稳定性和寿命。
对风机结构的共振进行分析和优化具有重要意义。
风机的整体结构通常包括塔筒、机舱和叶轮三个部分。
这三个部分分别有各自的固有频率，当这些频率与外部激励频率相近时，就会发生共振。
塔筒是风机的支撑部分，其主要结构是钢管。
在海上环境下，海浪和风力可能对塔筒产生较大的冲击载荷，从而引起塔筒的振动。
为了避免共振现象，塔筒的固有频率需要远远高于外部激励频率。
通常情况下，塔筒的固有频率会通过增加支撑结构的刚度来提高。
机舱是风机的控制和发电部分，主要由发电机、变频器等设备组成。
机舱的固有频率主要取决于其结构形式和所包含的设备。
为了避免共振，机舱可能需要增加刚性材料或改变结构形式。
叶轮是风机最重要的部分，其叶片是由复杂的复合材料构成的。
叶轮的结构形式和材料属性会直接影响其固有频率。
在海上风机中，叶轮是最容易呈现共振现象的部分，因为其受到来自风力的强烈激励。
为了避免共振，叶轮的固有频率需要与外部激励频率明显不同。
叶轮可以通过调整其结构形式和材料属性来改变固有频率。
海上风机的整体结构共振分析是优化风机性能和延长寿命的重要手段。
通过对塔筒、机舱和叶轮的固有频率分析，可以指导结构设计和材料选择，以减少共振现象的发生，提高风机的工作稳定性。
为此，大型风机制造商和研究机构都在开展相关的研究和开发工作，以进一步提高风机的性能和可靠性。
海上风电机组单桩支撑结构和基础设计分析
海上风电机组中采用的支撑结构有很多种，而单桩 基础是其中应用最广泛的一种基础结构形式，该结构 在具体应 用期间具 有用钢量 少、支 撑 结 构形式简单等 特点，这些优势主要体现施工方便及经济性两方面。
1 单桩基础的特点 海上 风电机 组 是由大 直径 钢 管构成，是 现 阶段 海
上风力发电机组中最常用的一项基础结构，其重量主 要集中在150~400 t，适合应用在浅水或中等水域，并 且 土相 对较 好的 海上 风电场 项目，这种基 础 类 型的项 目目前已经得到了广泛 应 用，并且 从 实际应 用情况 来 看也取得了不错的应用效果。单桩基础在海上风电机 组中应用的优点就是安装简单，而且不需要进行海床 准备[1]。但是，该方式在应用期间也存在一定缺点，主
2 海上风电机中单桩支撑结构基础设计 2.1 分析荷载
风电机组载荷是桩基础承受机支撑结构的关键载 荷。海上风机支撑结构设计是海洋工程领域中一项重 要内容，而风机载荷计算式风机设计领域中一项重要 内容，在实际 设 计期间，为了保证设 计的合 理性，要采 用专业软件对风机荷载情况进行计算。海洋结构工程
①作者简介：高海燕（1987—）女，汉族，湖北安陆人，硕士研究生，工程师，研究方向为水工结构及风电场土建结 构设计。
GAO Haiyan (China Energy Construction Group Guangxi Electric Power Design and Research Institute, Nanning,
Guangxi Zhuang Autonomous Region, 530000 China) Abstract: Single pile foundation is an important structure of offshore wind turbine, and single pile supporting structure foundation will directly affect the application of offshore wind turbine. Based on this, starting from the characteristics of single pile foundation, this paper analyzes the design of single pile supported steel structure foundation in detail. Based on the detailed description of the characteristics of single pile foundation, the design of single pile support structure foundation in offshore wind turbine is analyzed in detail. It is hoped that the content of this paper can improve the quality of offshore wind turbine and relevant staff can help. Key Words: Offshore wind power; Single pile foundation; Unit; Foundation design
海上风机基础结构力学分析
第４期王懿等海上风机基础结构力学分析发电机组的海上风机基础结构的性能研究必将成为海上工程领域的研究热点。
中国海洋石油总公司将ＳＺ３６—１ＳＰＭ四腿导管架作为风电机组的基础，成功建立我国第一个自行设计、制造和海上运输安装的海上风电站。
这也是全世界第一个向海上油田供电的海上风力发电站。
海上风电开发和陆地的显著区别之一在于其基础的完全不同ｒ４］。
海上风机基础处在风、浪、流和冰共同作用的环境下，且海上风机必须装备单机容量大的机组以降低成本，因此海上风机基础的设计不仅关系到投资成本，而且关系到整个结构在服役期内的安全。
本文研究了海上风电机组基础结构与风机塔架的整体动力特征，分析了风机基础在风、浪、流、冰和风机运动等动力荷载作用下的动力耦合特征结构强度影响。
１海上风机基础结构形式及模拟１．１海上风机基础结构形式海上风机基础是造成海上风电成本高的因素之一，设计时要考虑海床的地质结构情况、离岸距离、海上风、浪载荷特性以及海流、冰等的影响【５］。
海上风机基础结构有重力式结构、桩基同定式结构，以及近年来开始应用的一种筒型基础结构［６］。
重力式基础结构为钢筋混凝土结构，靠自身质量和压载物的质量稳固海床上。
重力式基础体积庞大，质量需随着水深的增加而增加，基础建造的费用也会相应增加。
重力式基础的适用水深为ｏ～１０ｍ。
桩基固定式结构包括单立柱、单立柱三桩结构、四腿导管架结构等。
已建成的大部分海上风电场都采用了单立柱基础。
单立柱基础桩体与塔架可直接相连，或通过过渡段连接，其对振动和不直度较为敏感，设计和施工的要求较高；单立柱三桩结构与边际油田开发的简易平台相似，三根桩通过一个三角形钢架与中心立柱连接，风机塔架连接到立柱上形成一个结构整体；四腿导管架基础完全借鉴于固定式平台的概念，采用了刚度更大的结构形式，桩基固定式结构适用水深为０～５０ｍ。
筒型基础结构由一个中心立柱与钢制圆筒通过带有加强筋的剪切板相连，剪切板将中心立柱载荷分配到筒壁并传人基础。
海上风机基础结构
海上风机基础结构引言：随着可再生能源的快速发展，海上风电作为一种清洁、可持续的能源形式，受到越来越多国家的重视与发展。
而海上风机作为海上风电的核心设备，其基础结构的稳定性和可靠性对于海上风电的运行起着至关重要的作用。
本文将对海上风机基础结构进行详细的介绍与分析。
一、单桩基础结构单桩基础结构是最早应用于海上风机的一种基础形式。
它的特点是在海底打入一根巨大的钢管桩，通过桩身与海底形成稳定的支撑。
这种基础结构具有施工简单、成本较低的优点，适用于水深较浅的海域。
然而，由于单桩基础结构的支撑面积较小，容易受到波浪和风力的影响，稳定性相对较差。
二、桁架基础结构桁架基础结构是一种较为常见的海上风机基础形式。
它由多个钢管桩和水平连接构件组成，形成一个稳定的框架结构。
桁架基础结构能够承受较大的风力和波浪力，具有较好的稳定性和可靠性。
此外，桁架基础结构的设计还考虑了施工和维护的便利性，能够减少安装和维护的难度。
三、吊装式基础结构吊装式基础结构是一种相对较新的海上风机基础形式。
它的特点是通过将风机组件的整个基础结构在陆上预制完成后，再通过起重设备将其吊装到海底的预定位置上。
吊装式基础结构的优点是施工便利、安装速度快、可重复使用等。
然而，由于吊装式基础结构需要较大的吊装设备和高强度的材料，造价相对较高。
四、沉箱式基础结构沉箱式基础结构是一种将混凝土箱体沉入海底作为基础的形式。
这种基础结构具有稳定性高、耐久性好的优点，能够适应不同水深的海域。
沉箱式基础结构的施工相对复杂，需要专业的工程设备和技术支持，因此造价较高。
五、承重式基础结构承重式基础结构是一种相对较新的海上风机基础形式。
它通过将风机的基础结构与风机塔筒进行结合，共同承担风力和波浪力的作用。
这种基础结构具有结构简单、稳定性好的优点，适用于浅海和中等水深的海域。
然而，承重式基础结构的设计需要充分考虑风机塔筒的结构强度和稳定性，以确保风机的运行安全。
结论：海上风机基础结构的选择与设计直接关系到海上风机的稳定性和可靠性。
浅谈导管架式海上风电基础结构分析
浅谈导管架式海上风电基础结构分析风能是清洁性能源，具有可再生性以及独特的优越性，随着社会和科技的不断进步，推动了海上风能的开发以及利用。
在海上风电产业发展的背景下，我国对新型能源的需求量在不断增加，从而促使海上风机发展成海洋工程结构物，目前，我国已经建成的具有代表性的海上风电场有山东的荣成项目、上海的东海大桥项目等。
标签：导管架式；海上风电；基础结构风能是一种清洁性能源，具有可再生性、可利用性、长期性、周期性等特点。
风能与煤炭、石油等化石能源的特性不同，不存在能源勘探、能源挖掘、能源加工等问题，在其使用过程中，不会因为使用量的增加而减少，其中风能的应用主要是风力机发电，而海上风力机会受到海洋环境以及桩基结构的影响。
一、海上风电基础结构型式目前，针对海上风电的开发阶段，降低海上风电场建设的经济投资是海上风电开发和利用的关键，其中经济投资中成本占比最大的是风电机组基础结构的建设成本，而这部分也直接影响风机运行的结构稳定性和安全性，因此，风电基础结构的研发成本低、可靠稳定性高，能够保证海上风电场的顺利建设[2]。
在海上风电场的利用和发展过程中，通过对海上固定式平台基础结构的加工和衍变，形成了我国现有的海上风机基础结构，根据海上风机装机容量的不同，以及海水深度、海水环境、建设投资的不同，可以将海上风电基础型式分为以下四种：①重力式基础：是指海上风电基础结构需要依靠其自身的重力来维持结构的稳定性和强度性，常见的型式是钢筋混凝土结构。
如图1所示②桩承式基础桩承式基础结构受力模式和建筑工程中传统的桩基础类似，由桩侧与桩周土接触面产生的法向土压力承担结构的水平向荷载，由桩端与土体接触的法向力以及桩侧与桩周土接觸产生的侧向力来承载结构的竖向荷载。
桩承式基础分类按材料分：钢管桩基础和钢筋混凝土桩基础；按结构形式分：单桩基础、三脚架基础、导管架基础和群桩承台基础。
如图2所示③浮式基础：是指利用系泊或者锚杆在海底进行位置的固定，通过三力的平衡来维持海上风机基础结构的稳定性，其中三力是指自身重力、系缆回复力、结构浮力，并且还能够精准控制海流影响产生的摇晃角度。
海上风电场的发展_构成和基础形式
海上风电场的发展_构成和基础形式一、构成1.风力发电机组：这是海上风电场的核心设备，它主要由风力涡轮机和发电机组成。
风力涡轮机通过捕捉和转化风能来产生动力，进而驱动发电机发电。
目前，海上风电场主要采用千瓦级或兆瓦级的风力发电机组。
2.海上基础设施：海上风电场通常需要建设一系列的基础设施来安置风力发电机组。
这包括风力塔、风力涡轮机基座、电力输送设备、控制系统等。
海上基础设施的建设需要克服海上环境复杂性带来的挑战，如海浪、海洋生物和海底地质等。
3.电力传输系统：海上风电场发电后，需要将产生的电能传输到陆地，并与电网相连接。
为此，海上风电场需要建设一套完善的电力传输系统，包括海底电缆、海上变电站以及陆上接入点等。
二、基础形式1.浅水风电场：这种形式的海上风电场通常建设在近岸浅水区域，水深一般在30米以下。
浅水风电场的建设成本较低，施工和运维相对容易，因此被认为是海上风电场的入门形式。
然而，由于水深限制，浅水风电场的容量相对较小。
2.远海风电场：这种形式的海上风电场建设在远离陆地的深海区域，水深一般超过50米。
远海风电场的主要挑战包括施工、维护和电力传输等方面的难题，但它的优势是可以利用远离岸线的强风资源，从而获得更高的发电效率和容量。
3.浮式风电场：浮式风电场是一种相对较新的海上风电场形式，其特点是风力涡轮机安装在浮式结构上，可以在深海区域进行布局。
浮式风电场的优势在于可以充分利用深海区域的风能资源，避免了固定式基础设施的施工和运输成本，但也面临着更大的技术和经济挑战。
总体而言，海上风电场的发展取决于多个因素，包括海上风能资源、技术进步、政策支持和环境影响评估等。
未来，随着海上风电技术的不断成熟和经济可行性的提高，海上风电场有望成为可再生能源领域的重要组成部分。
三桩基础海上风机整体结构的共振分析
三桩基础海上风机整体结构的共振分析
海上风机是解决人类能源问题的一个重要的可再生能源解决方案之一。
但是由于海上
环境的复杂性和海上基础设施的限制，海上风机的设计和安装都比较困难。
其中，整体结
构的共振是一个需要特别关注的问题。
整体结构包括塔身、转向机构、机舱和机器人等组成部分，这些部分合在一起形成了
海上风机的主骨架。
在风浪动力的作用下，这些部分之间会发生相互作用，从而引起共振
现象。
共振是物体受到外界激励时，出现自由振动的现象。
在海上风机中，这种自由振动会
引起结构的减弱甚至破坏。
因此，需要进行共振分析，找到可能引起共振的频率点和模式，从而采取措施加以避免。
共振分析的步骤如下：
1.建立整体结构的有限元模型，确定其自然频率和振型。
2.通过动力学模型模拟海流、风、波浪等海上环境下的外部荷载。
3.计算整体结构在这些荷载下的响应，并确定响应的频率谱。
4.将频率谱和自然频率比较，确定可能发生共振的频率点。
5.针对可能发生共振的频率点，进行进一步分析，找到引起共振的原因和问题所在。
6.设计相应的方案，加以改进和优化，从而避免共振问题的发生。
总的来说，共振分析是一个比较复杂的工作，需要有充分的经验和专业知识。
在海上
风机的设计和建设过程中，需要充分考虑这一问题，避免因共振导致的结构失效和安全事
故发生。
三桩基础海上风机结构的比较分析
三桩基础海上风机结构的比较分析1. 引言1.1 背景介绍三桩基础海上风机结构由三根桩组成，分布呈三角形状，可以增加基础的稳定性和承载能力。
相比于传统的单桩基础结构，三桩基础结构具有更好的抗风性能和更高的安装效率，逐渐成为海上风电行业的新趋势。
本文将对三桩基础海上风机结构进行详细比较分析，探讨其设计特点、优缺点、应用案例以及未来发展趋势，旨在为海上风力发电领域的研究和实践提供参考。
通过研究对比不同类型的海上风机基础结构，可以更好地指导工程项目的设计和建设，推动海上风力发电行业的健康发展。
1.2 研究目的研究目的是为了探讨三桩基础海上风机结构在海上风电领域中的应用和发展情况，分析其设计特点、优缺点以及应用案例，进一步比较其与其他类型海上风机结构的优劣之处。
通过对三桩基础海上风机结构的研究分析，旨在总结其优势和局限性，为未来海上风电工程建设提供参考和指导。
本研究也旨在展望三桩基础海上风机结构未来的发展趋势，并提出未来研究方向，以促进海上风电技术的进步和创新。
通过对三桩基础海上风机结构的深入研究，可以为海上风电领域的发展和应用提供重要的理论和实践支持，推动我国清洁能源产业的发展和可持续发展。
1.3 研究意义三桩基础海上风机结构是目前发展较为成熟的一种海上风机基础结构形式，其在风能利用领域具有较大的应用前景和市场价值。
研究三桩基础海上风机结构的意义在于深入了解其设计、特点、优缺点以及未来发展趋势，为提高海上风机的稳定性、安全性和经济性提供重要参考和指导。
通过对三桩基础海上风机结构的比较分析，可以帮助工程师和设计师更好地选择和设计适合特定环境和需求的风机基础结构，从而提高风机的风电利用率和工作效率，同时也降低建设和运维成本。
研究三桩基础海上风机结构还有助于推动我国海上风电产业的发展，促进可再生能源的利用和保护环境的可持续发展。
研究三桩基础海上风机结构的意义不仅在于技术上的探索和突破，更在于为我国能源结构转型和可持续发展做出贡献。
三桩基础海上风机结构的比较分析
三桩基础海上风机结构的比较分析
我们来看看单桩式海上风机基础结构。
该种结构是将桩打入海底，再通过上部连接风
机机舱，利用桩的承载力和刚度来支撑整个风机设备。
单桩式基础结构具有安装简便、造
价低廉、维护方便的优点，适用于浅海和中浅水区。
不过，由于单桩式基础无法承受大规
模风能装置的扭矩，所以它不适用于深水区域。
最后是桁架式海上风机基础结构。
该种结构是通过将多根管柱支撑在海底，再通过上
部连接各种构件来支撑风机机舱。
桁架式基础结构具有较高的抗风、抗浪能力，适用于深海、超大型风机项目，且采用的材料多为钢结构，因此在极端环境下具有较高的稳定性和
可靠性。
不过，桁架式基础结构的制造、装配和维护难度较大，并且需要较大的投资。
综合比较以上三种海上风机基础结构，我们可以看出，单桩式基础结构适用于浅水和
中浅水区域，具有造价低廉、安装方便、维护成本低的特点，但在承载能力和抗风能力方
面较为欠缺；单桅式基础结构适用于中深水和深水区域，具有较高的承载能力和抗风能力，但制造、安装和维护成本较高；桁架式基础结构适用于深海和超大型风机项目，具有较高
的稳定性和可靠性，但制造、装配和维护难度较大，并且需要较大的投资。
不同的海上风机基础结构适用于不同的海域和项目需求，选择合适的基础结构需要综
合考虑多方面因素，比如水深、海底地质条件、风能资源、投资成本、维护难度等。
未来，随着技术的进步和经验的积累，相信会有更多新型的海上风机基础结构出现，为海上风机
行业的发展带来更多可能。
波浪作用下海上风电机组结构与基础相互作用与动力分析研究
分析方法
分析方法
在分析波浪荷载作用下风机桩基础与土的相互作用时，可以采用以下几种方 法：
1、有限元法：该方法通过将土体离散成许多小的单元体，对每个单元体进行 力学分析，进而得出整个土体的应力分布和变形情况。
分析方法
2、数值模拟法：该方法利用计算机模拟实验，通过对波浪荷载作用下的土体 进行仿真分析，得出土体的应力分布和变形情况。
内容摘要
最后，材料问题也是基础结构设计中的关键一环。由于海上风电场的环境条 件较为恶劣，因此对基础结构的材料要求较高，需要具备足够的强度、耐久性和 抗腐蚀性。同时，材料的可加工性和施工性也需要考虑，以降低工程成本和提高 施工效率。
内容摘要
针对上述关键技术问题，本次演示提出以下观点和证据。首先，对于载荷问 题，需要建立更加精细的模型进行模拟和分析。可以考虑采用有限元方法或者多 体动力学方法进行计算，以提高载荷分析的准确性和精细化程度。其次，对于结 构形式和布局，需要结合具体工程实践进行选择和优化。
实验结果分析
实验结果分析
通过实验数据的分析和处理，我们得出了以下结论： 1、波浪荷载对风机桩基础与土体的相互作用具有显著影响，随着波高和周期 的增加，作用力逐渐增大。
基础的受力情况与其在土中的埋深密切 相关。随着埋深的增加，桩基所受的力和位移均有所减小。
1、引言：简述研究背景、研究目的和研究意义。
4、算例分析和结论：通过具体算例，对模型进行验证和分析，并总结研究结 论。
四、波浪作用下海上风电机组结构与基础相互作用的原理与模型建立
1、引言：简述研究背景、研究目的和研究意义。
本节将深入探讨波浪作用下海上风电机组结构与基础相互作用的原理与模型 建立过程。首先，我们需要了解海上风电机组在波浪作用下的动态响应特性。这 涉及到风电机组结构的动力学特性、波浪的传播与变形以及两者之间的相互作用。 通过运用振动力学、流体力学等相关理论，我们可以建立起一个描述波浪作用下 海上风电机组结构与基础相互作用的数学模型。
海上风力发电机组支撑结构动力特性分析
Ｄ ｙ ａ ｉ ｈａ ａ ｔ ｒ ｓｉ ｓ ａ ａ ｙ ｉ ｏ ｕｐ ｏ ｔｓ ｒ ｃ ｕｒ ｆａ ｆｓ ｏ ｅ ｗｉ ｄ ｔ ｂ ｎ ｎ ｍ ｃ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｎ ｌ ｓｓ ｆ ｒ ｓ ｐ ｒ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｎ ｏ ｆ ｈ ｒ ｎ ｕｒ ｉ ｅ
振
动
与
冲
击
第３ １卷第 ２期
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡＴ ＯＮ ＡＮＤ ＨＯＣ Ｉ Ｓ Ｋ
海 上 风 力 发 电 机 组 支 撑 结 构 动 力 特 性 分 析
陈 前 付 世晓 ， 邹早建 ，
２０ ４ ；．上海交通大学 海 洋工程国家重点实验室 ， ０ ２ ０２ 上海 ２ ０ ４ ） ０ ２ ０
Ａｂｓｒ ｔ： Ｅｕ ｅ 。 ｒ ｏ ｌｉｂ ａ ｍｏ ｌｗａ ａ ｅ ｏ ｓｍｕ ａｅ ｓ ｐ ｒ ｔｕ ｔ ｒ ｆａ ｆｓ ｏ ｅ ｗｉ ｕ ｂｉ ｅ Ｔｈ ｔａｃ ｌ ｒＢｅ ｎ ｕ ｌ ｅ ｍ ｄｅ ｓ ｔ ｋ ｎ ｔ ｉ ｌ ｔ ｕ ｐｏｔ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｏ ｎ ｏｆｈ ｒ ｎｄ ｔ ｒ ｎ ． ｅ ｕ ｖ ｒａ ｎ ｔ ｌｍｅ ｔｓ ｆｗａ ｅ ＡＮＳ ｓａ ｏ ｔｄ ｔ ｓａ ｌｓ ｈ ａｃ ｌｔｏ ｄ ｌｏ ｈ ｕ ｐ ｒ ｔｕ ｔ ｅ ｎｉｅ ｓ ｌｆ ｉｅ ｅ ｅ ｎ ｏ ｉ ｔ ｒ ＹＳ ｗａ ｄ ｐ ｅ ｏ ｅ ｔ ｂ ｉｈ ｔ ｅ ｃ ｌ ｕ ａｉｎ ｍｏ ｅ ｆｔ ｅ ｓ ｐ ｏ ｔｓｒ ｃｕｒ ．Ｂａ ｅ ｎ ｓｄｏ
（ ．上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学 院 ， １ 上海
摘 要 ：采用欧拉 一 伯努利梁模型来模拟上风力发电机组的支撑结构， 利用通用有限元软件 Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ 对机组支
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作 者简介 ： 李炜 （９ １ ，男 ， 士，工程师 ，主要从事海上风电基础桩土作用及结构疲 劳方面研究 。电子邮箱 ：ｗｉ １＠１３ ０ 。 １８—） 博 ｅｉ ８ ６ －ｍ ｌ ０ ｃ
６ ８
海
洋
通
报
３ 卷 １
共 振 响应进行 识别 ，以避 免其 发生 。
１ 引 理
１１ 模 态分析 ．
ｏ ｅｐｅｅ ｔｈｅ ｕ ｄｔ ｎ （ ｏｏ ｉ ，ｉｏ ｎ ｃｅ）ｉ ｒａｅｗｔ ｅｉｃ ａｉｇｏ ｔｅ ｒｃ ｒ ｓｆ ｅｓａｄ ｆｈ ｒｓｎ ｒｅ ｏｎ ａ ｏｓ ｍ ｎｐｌ ｔｐｄａ ｄｊ ｋ ｔ ｎ ｅｓ ｉ ｔ ｒ ｓ ｆｈ ｉｓ ｕｔ ｅ ｔ ｎｓ，ｎ ｔ ｔ ｆ ｉ ｅｒ ａ ｃ ｈｈ ｎ ｅ ｎ ｒｔ ｕ ｉ
ｒ ｓ ｌ ｉ ｕ ｐｙ ｖ ｌ ａ ｌ ｅｅ ｅ ｃ ｓｆｒｄ ｓｇ ｅ ｓａ ｄ ｃ ｎ ｔ ｃ ｏ ｓ ｅ ｕ ｔ ｗ ｌ ｓ ｐ ｌ ａ ｕ ｂ ｅｒ ｆ ｒ ｎ ｅ ｅ ｉｎ ｒ ｎ ｏ ｓｒ ｔ ｒ． ｓ ｌ ｏ ｕ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｏｆｈ ｒ ｉ ｄ ｔ ｒ ｉｅ ； ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｐ ｎ ｅ ｙ ｒ ｓ ｆ ｏ ｅ ｗ ｎ ｕ ｂ ｎ ｓ ｙ ａ ｃ ｒ ｓ ｏ ｓ ；ｍｏ ａ ｎ ｌｓｓ ｓ ｄ ａ ａｙ ｉ ；ｈ ｒ ｏ ｉ ｒ ｓ ｏ ｓ ； ｔ ｎ ｉ ｎ ｎ ｌ ｓｓ ｌ ａ ｍ ｎ ｃ ｅ ｐ ｎ ｅ ｒ ｓ ｔ ａｙ ｉ ； ａ ｅ ａ
（ Ｙ Ｏ Ｈ Ｎ ｕ ｄｎ ｎ ｅｆ ｇＣｒｏａｉｎ Ｈ ＤＲ Ｃ Ｉ Ａ Ｈ ａｏｇＥ ￣ｎｅ ｎ ｏｐ ｒｔ ，Ｈａｇｈｕ３０ １ ｉ ｏ ｎ ｚｏ １ ０４，Ｃ ｉａ ｈｎ ）
Ａｂｔａｔ ｈ ｙａ ｃｃ ａａｔｒ ｏ ｔｒｅｃｍ ｏ ｓ ｃ ：Ｔ ｅｄｎｍｉ ｈ ｒｃ ｓ ｆ ｈｅ ｏ ｍ ｎ￣ｕ ｄｔ ｎｆ ｍｅ ｍ ｎｐｌ， ｐ ｄａｄｊｃｅ）ｆｒ ｆｈ ｒ ｗｎ ｒ ｅ ｎ ａｉ ａ ｓ（ ｏｏ ｉ ｔ ｏ ｎ ａｋｔ ｏ ｓｏｅ ｉｄ ｏ ｒ ｅｒ ｉ ｏ
第３卷 ｌ
第 １ 期
海
洋
通
报
Ｖｏ ．３１ １ ，Ｎｏ． １
２１ ０ ２年 ２月
ＭＡＲＩ Ｅ ＣＩ Ｎ Ｓ ＥＮＣ ＬＬ Ｔ Ｎ Ｅ ＢＵ Ｅ Ｉ
Ｆｂ ０ ２ ｅ ．２ １
海上风 电基础结 构动力分析
李炜 ，郑永 明，陆飞 ，罗金平 ，姜 贞强 ，郇彩云
（ 中国水 电顾问集 团 华东勘测设计研究院 ，浙江 杭州 ３０１） １０ ４ 摘 要 ： 针对单桩 、三桩 、四桩 导管架 ３ 种常规海上风电基础结构 型式动力特性展开研究 。以模 态分析为基 础，获得结构
Ｄｙ ａ ｉ ｎ ｌ ｓｓｏ ｏ ｎ ａ ｉ ｎ ｌｓｒ ｃ ｕ ｅｆ ｒ ｏ ｓ ｏ ｅ ｗｉ ｄ ｔ ｒ ｉ ｅ ｎ ｍ ｃａ ａ ｙ ｉ ｆｆ ｕ ｄ ｔ ａ ｔ ｕ ｔ ｒ ｏ ｆ ｈ ｒ ｎ ｕ ｂ ｎ ｏ
Ｌ ｅ，Ｚ ＩＷ ｉ ＨＥＮＧ Ｙｏ ｇ ｍｉ ｇ Ｌ Ｆ ｉ Ｌ ｉ － ｉ ｇ Ｉ ｎ － ｎ ， Ｕ ｅ ， ＵＯ Ｊｎ ｐｎ ，ＪＡＮＧ Ｚ ｅ － ｉｎ ， ＨＵＡＮ Ｃ ｉ ｙ ｎ ｈ ｎ ｑａ ｇ ａ— ｕ
不会 产生 波浪 与结构 物 的共 振 。
谱分析是模态分析的扩展 ，它根据所给定的反 映风 、浪 、地震等时间历程载荷强度和频率信息的 “ 谱值一 频率”关系曲线 （ 例如 图 １ 所示 的某波浪 力谱图示）研究结构对随机激励载荷作用的动力响 应。它将模态分析结果与谱联系起来 ，以对结构的 位移 、应力等特性进行计算 ，进而确定结构对随机 载荷 或 随时间变 化载荷 的动力 响应特 性 。
方程 。
１ 谱 分析 ． ４
对 于模 态分析 而言 ，其假定 为忽 略 阻尼 的 自由 振 动形式 （ ［ Ｏ （） ） 即 ｃ ；Ｆ ｔ ＝０ ：
［ ｛ ｝ Ｋ］ ｝ ０ ］ ＋［ ｛ ＝｛ ｝ 对于典型的无阻尼模态分析而言 ，基本方程的 求解实质上是特征值求解问题 ： ［ ］ ｝ ［ ｛ ｝ Ｋ ｛ ＝ Ｍ］ 其 中： ｛ ｝ 为第 ｉ 阶模态 的特征向量 ； ０ ６为第 ｉ 阶 模 态 的固有 频率 ； 海洋平台的随机动力响应谱 的峰值常出现在一 阶自 振周期附近 ，因此 ，可以说对其动力响应起主 导作用的是一阶模态。 海浪 主要 的波周期 变化 范 围是 ４—２ ，如果 ０Ｓ 它的有效频率 比 结构的一阶固有频率低很多 ，并且 没有在结构物的固有频率附近出现波高谱峰频 ，则
瞬态分 析又 称时 间历程 分析 ，用 于确定 随 时间
特定的固有频率、阻尼比和模态振型 。这些模态参 数可以由计算或试验分析取得 ，该计算或试验分析
的过程 称为模 态分 析 。模 态分 析是动 力学分 析 的起
点。
变化荷载作用下结构的动力响应 ，即研究结构在瞬 态、稳态 、简谐载荷及其组合载荷作用下的位移及 应力 、应变 等 的时间历 程 。运动方 程 同动 力学基本
ｓ ｅ ｔ ｍ ｎａｙ ｉ ｐ ｃｒ ｕ ａ ｌｓｓ
对于承受风 、浪 、流及地震等载荷综合作用
（ｖｎ Ｈｅａ，２ ０ ；Ｌ ｉ ０ １ Ｉ ｉｅ ｔｌ ０ ３ Ｉ ｒ Ｊ Ｗｅ，２ １ ；王 湘 明 等 ，
与 常规 动力学 研究 相 同 ，海上 风 电基 础结 构动
２０ ；竺艳蓉 等 ，１９） 的海上风 电结构 而言 ， ０８ ９１ 其所涉及的研究领域从桩土相互作用到结构疲 劳、 结构动力 响应等 （ 刘琳 ，２０ ；王靖 等 ，２ ０ ； ０８ ０３ 李炜 等 ，２ １ ；张 枢文 ，２ ０ ；舒铁 ，２０ ） ００ ０７ ０ ５ ，可
度 、位 移 向量 。 模 态是结 构 的固有振 动特性 ，每 一个模 态具有
因此 ，谐 响应 分析 的运 动方程 为 ：
（ ［ ＋ｔ Ｃ ＋ Ｋ］（ ｝ ｝ （ ｝ ｉ ２） Ｍ］ ｉ［ ］ ［ ）｛ ＋｛ ） ｛ ＋ ｛ ｝ ｏ ＝ Ｆ １ 瞬态 分 析 （ ． ３ 时间历 程分析 ）
整体固有频率和振 型；进而综合运用谐响应分析 、瞬态分析 、谱分析等方法 ，对基础结构在简谐荷载 、冲击荷载 、地震荷载
及波浪荷载作用下的动力 响应特性进行 了数值模拟计算和分析 。结果显示 ：本设计 中的单桩 、三桩 、四桩基础结构刚度依次
增大 ，一阶固有频率递增 ；对于相 同的动力荷载激励 ， 基础结构动力响应递减 ；基础结构设计 中既要保证结构具有足够 的刚
本 文 以单 桩 、三 桩 （ 脚架 ） 三 、四桩 导 管架 式
海 上风 电基础 结构 型式 为例 ，进行 Байду номын сангаас较为 细致 的动
力 学分析 ，并 对结 果进行 了分 析 。
基金 项 目：中国水 电顾问集团华 东勘测设计研究院院立项课 题 （ Ｙ ０ ０ ０ — ９ Ｙ ０ １ ０ — ７ ０ ） Ｋ ２ １ — ２ １ ；Ｋ ２ １ — ２ ０ — ２ 。
ｔ ｒ ｉ ｅａ ｅ ｉｖ ｓｉａ ｅ ． ｈ ａ ｕ ａ ｅ ｕ ｎ ｉｓａ ｄ ｍｏ ｅ ｆｓ ｕ ｔ ｒ ｓａ ｅ ｃ ｌｕ ａｅ ｈ ｏ ｇ ｄ ｎ ｌ ｓｓ Ｈａ ｍｏ ｉ ｕ ｂ ｎ ｒ ｎ ｅ ｔ ｔ ｄ Ｔ ｅ ｎ ｔ ｒ ｌ ｒ ｑ ｅ ｃｅ ｎ ｄ ｓｏ ｒ ｃｕ ｅ ａｃ ｌｔｄ ｔ ｒ ｕ ｈ ｍｏ ｅ ａ ａｙ ｉ． ｒ ｎ ｃ， ｇ ｆ ｔ ｒ
海上风电基础结构不同于海洋石油平台等海工
结 构 ，风荷载 成为控 制性 荷载 ，风机 厂家给 出 的允 许 自振频 率 范 围往往 较窄 ，基础 刚度 太小容 易低 于 下 限 ，基 础 刚度过大 容易超 出上 限 ，因此在 一定程
频率 ／ ｚ Ｈ
ｔ ｅ ｒ ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｐ ｎ ｅ ｅ ｒ ａ ｅ ｆ ｒ ｔ ｅ ｓ ｍｅ ｄ ｎ ｍｉ ｏ ｄ ．Ｉ ｉ ｎ ｃ ｓ ａ ｙ ａ ｄ ｉ ｏ ｔｎ ｏ ｍａ ｅ ｓ ｒ ｈ ｔ ｔ ｅ ｈ ｉ ｙ ａ ｃ ｒ ｓ ｏ ｓ ｓ ｄ ｃ ｅ ｓ ｈ ａ ｙ ａ ｃ ｌ ａ ｓ ｔ ｓ ｅ ｅ ｓ ｒ ｎ ｍｐ ｒ ｔ ｔ ｋ ｕ ｅ ｔ ａ ｈ ｏ ａ ｆ ｕ ｄ ｔ ｎ ｓｉ ｎ ｓ ｓ ｅ ｏ ｇ ｏ ｃ ｎｒ ｌ ｔ ｅ ｓ ｃｕ ｅ ｄ ｆｒ ａ ｉｎ ａ ｄ ｉ ｒ ａ ｏ ａ ｌ ｏ ａ ｏｄ ｒ ｓ ｎ ｎ ｅ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｎ ａｉ ｔ ｆ ｅ ｓ ｉ ｎ ｕ ｈ ｔ ｏ ｔ ｈ ｔ ｔｒ ｅｏ ｏ ｆ ｏ ｕ ｒ ｍ ｔ ｎ ｓ ｅ ｓ ｎ ｂ ｅ ｔ ｖ ｉ ｅ ｏ ａ ｃ ．Ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｏ
众 所周 知 ，动力 学基 本 方程 （ 通用 运 动 方程 ）
可 表示 为 ：
［ ｛ ｝ ｃ ｛ ｝ ］ｕ｝ ｔ｝ Ｍ］ ＋［ ］ ＋［ ｛ ＝｛ ） 其 中： ［ 、 ｃ 、 Ｋ 分别为质量、阻尼、刚度矩 Ｍ］ ［ ］ ［ ］
阵； ｛ ｝ ｛ 、 ｛ ｝ 、 ｝ 分别为节点 的加速度 、速
对于复杂荷载作用的情况 ，可通过傅里叶变换 近似为多个简谐荷载的和，因此谐响应分析是其它
分析 的基础 。 谐 响应 分析 即假定 通用 运动 方程 中 ｔ、 ｔ ） （） 均为谐 函数 ：
｛ ＝｛ ｅ ｅ Ｆ｝ ｝缸＝（ ｝ ｛ ２）妇 ｛ ＋ｉＦ ｝ ｅ ｛ －｛ｍ ｅ ｅ 酩｝ 酩缸 ｝ ＝（ ｝ ｛２）妇 ｛ ＋ｉＵ ｝ １ ｅ
ｔａ ｓｅ ｔａ ｄ ｓ ｅ ｔ ｍ ｎ ｌ ｓ ｓ ａ ｅｕ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｐ ｎ ｅ ｆ ｈ ｏ ｎ ａ ｉｎ ｔ ｃｕ ｓ ｕ ｄ ｒｈ ｒ ｎｃ ｌ ａ ｒ ｎ ｉｎ ｎ ｐ ｃ ｒ ａ ａｙ ｅ ｒ ｓ ｄ， ｎ ｙ ａ ｃ ｒ ｓ ｏ ｓ ｓｏ ｅ ｆ ｕ ｄ ｔ ａ ｓ ｕ ｔ ｒ ｎ ｅ ａ ｍｏ ｉ ｏ ｄ， ｕ ｈ ｔ ｏｌ ｒ ｅ ｉ ａ ｔｌ ａ ｅ ￣ ｑ ａ ｅ ｌ ａ ｎ ａ ｅ ｌ ａ ｒ ｉ ｌｔｄ ａ ｄ ａ ａｙ ｅ ． ｔｒ ｖ ａｓｔ ａ ｈ ｒ ｔ ｒ ｅ ａｕ ａ ｒｑ ｅ ｃｅ ｍｐ ｃ ｏ ｄ， ａ ｈ ｕ ｋ ｄ ａ ｄ ｗ ｖ ｏ ｄ ａ ｅ ｓｍｕ ａｅ ｎ ｎ ｌ ｚ ｄ Ｉ ｅ ｅ ｌ ｈ ｔｔ ｅ ｆ ｓ ｄ ｒｎ ｔ ｒ ｆｅ ｕ ｎ ｉｓ ｏ ｉ ｏ ｌ