风浪联合作用下的海上单桩基础风力发电机组动力响应分析

贺广零，仲政

(1.同济大学力学博士后流动站，上海市，200092；

2.中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司，北京市，100120； 3.同济大学航空航天与力学学院，上海市，200092)

0 引言

近年来，伴随着全球海上风电场大规模建设的趋势，我国海上风能技术亦获得了高度重视与迅猛发展。然而，由于根基薄弱与底蕴不足，迄今我国海上风能技术还不够成熟。就海上风机基础而言，现有的研究成果以拟静力分析为主［1-2］，不考虑动力效应，存在低估结构响应、荷载组合困难等难题。已有部分学者［3-4］尝试进行海上风力发电机组结构动力响应分析，但并未给出合理的风浪耦合机制，所采用的结构模型亦显粗糙，与工程应用相去较远，参考价值不大。有鉴于此，本文提出一种相对合理的风浪耦合机制，结合实际工程中的海上风力发电机组结构模型，进行结构在风浪联合作用下的动力响应分析，以正确评估结构的动力效应。

1 环境荷载模型

海上风力发电机组外部环境十分复杂，不仅承受风、海浪和地震作用，还与浮冰、海流、潮汐和冲刷等因素相关。而风力发电机组也有自己的运行状态及多种失效模式。对于不同的运行状态，受到不同外部激励时所产生反应各不相同(强度破坏或疲劳失效等)。由于风力发电机组环境荷载和运行状态自身的复杂性，加上两者的随机耦合，就导致应用典型规范需要考虑诸多工况。在现有的理论模型中，还很难把所有环境荷载的相关性考虑完整，只能考虑主要荷载，如风和海浪的共同作用等。……