海上風(fēng)機(jī)鋼管樁基礎(chǔ)耐腐蝕性研究.pdf

1、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)是海上風(fēng)機(jī)機(jī)組的重要組成部分，其作為永久性建筑長期佇立在苛刻的海洋腐蝕環(huán)境中，防腐蝕設(shè)計(jì)關(guān)系到風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的安全使用。在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)只進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠性分析，卻不考慮因腐蝕引起結(jié)構(gòu)承載能力的變化是非常危險(xiǎn)的。迄今為止，海上風(fēng)機(jī)鋼管樁基礎(chǔ)防腐問題一直沒有得到很好的解決。鑒于此，本文以教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目(20125522110004)和重慶市自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(cstc2013jjB3002)為依托，以上海東海大橋海上風(fēng)電

2、場項(xiàng)目為工程背景，在前人研究的基礎(chǔ)上，采用理論分析及數(shù)值模擬等手段，對海上風(fēng)機(jī)鋼管樁基礎(chǔ)耐腐蝕性進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　(1)以東海大橋海上風(fēng)電場為工程背景，分析了海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)主要環(huán)境荷載計(jì)算方法及荷載組合，并對3MW級海上風(fēng)機(jī)鋼管樁基礎(chǔ)進(jìn)行了正常運(yùn)行工況及極限荷載工況下荷載計(jì)算。從樁-土相互作用機(jī)理出發(fā)，采用P-y曲線法模擬樁土接觸的非線性行為，并利用地層資料進(jìn)行了計(jì)算，得到了風(fēng)機(jī)鋼管樁地基土體的P-y曲線數(shù)據(jù)

3、，為腐蝕影響下風(fēng)機(jī)鋼管樁強(qiáng)度及穩(wěn)定性的折減分析提供荷載數(shù)據(jù)和邊界數(shù)據(jù)。
　　(2)通過對海洋環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕類型及腐蝕機(jī)理進(jìn)行分析，得出海上風(fēng)機(jī)鋼管樁基礎(chǔ)腐蝕裂紋擴(kuò)展是陽極溶解和表面膜破裂共同作用的結(jié)果，為研究海上風(fēng)機(jī)鋼管樁腐蝕速率發(fā)展規(guī)律及腐蝕對樁基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的影響奠定理論基礎(chǔ)。
　　(3)通過對現(xiàn)有海工鋼結(jié)構(gòu)腐蝕數(shù)學(xué)模型的分析，確定了符合海上風(fēng)機(jī)鋼管樁基礎(chǔ)的均勻腐蝕數(shù)學(xué)模型為考慮防腐系統(tǒng)與腐蝕環(huán)境共同作用的非線性

4、腐蝕模型。在此基礎(chǔ)上，通過對土體材料及風(fēng)機(jī)鋼管樁本構(gòu)模型的分析，建立了腐蝕條件下海上風(fēng)機(jī)鋼管樁基礎(chǔ)的三維有限元模型，并分別對風(fēng)機(jī)鋼管樁的均勻腐蝕和局部腐蝕進(jìn)行有限元模擬計(jì)算，得到了不同腐蝕形態(tài)下風(fēng)機(jī)鋼管樁強(qiáng)度及穩(wěn)定性的折減規(guī)律。
　　(4)綜合模擬腐蝕分析結(jié)果，對照海上風(fēng)機(jī)鋼管樁的常規(guī)防腐設(shè)計(jì)思路和防腐措施，提出了針對海上風(fēng)機(jī)鋼管樁結(jié)構(gòu)工程特性的防腐優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并對東海大橋海上風(fēng)電場3MW風(fēng)機(jī)鋼管樁進(jìn)行了優(yōu)化方案詳細(xì)設(shè)計(jì)，為海上