考虑水流侵入的海上风机基础灌浆连接段疲劳性能试验研究

王 衔 邱 松 陈 涛 顾祥林

（1.中交第三航务工程局有限公司，上海 200032；2.同济大学工程结构服役性能演化与控制教育部重点实验室，上海 200092）

0 引 言

风能作为最为清洁安全的环境友好型能源之一，是解决当前人类面临的能源危机的重要资源。随着陆上风电技术的发展和成熟，人类开始将目光转向风能资源更加丰富且建设区域更加广阔的近海。在海上风电支撑结构中，钢管桩与上部结构连接主要的手段是灌浆连接，其技术的原理是通过在内外钢管间的环形间隙中填充高性能灌浆料的方式来连接直径不同的钢管。随着7～10 MW级风电机组技术的发展，风机叶轮半径和重量的增加对基础支撑结构安全性能提出了更高的要求。海上风电支撑结构在20年使用寿命期间需承受高达109次风、浪荷载作用［1］，因此其疲劳性能尤为重要。

本文作者之前设计并实施的单桩结构灌浆连接段试件的四点弯曲疲劳试验（图1）结果证明［2-3］，在空气试验环境中，尽管应变或位移数据显示灌浆连接段内出现了局部性能退化，试件的抗弯刚度仍具有鲁棒性，灌浆连接段部分也并未出现明显的可视变化。

图1 单桩结构灌浆连接段试件的四点弯曲疲劳试验试件和装置示意图Fig.1 Specimens and setup of four-point bending fatigue test for monopile grouted connections（GCs）

然而，实际的海上风机支撑结构中的灌浆连接段可能处在海水的包围中，处于整体淹没状态或海浪飞溅高度的范围内。同时，有学者指出［4］，由于反复弯矩等荷载作用，灌浆连接段端部区域的灌浆材料与钢管间的黏结会在服役期内很快失效，导致水流的侵入，影响灌浆连接段的疲劳性能。……