地震动方向对海上风力发电机动力响应的影响

席仁强，杜修力，许成顺，许 坤

(1.北京工业大学 城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京 100124；2.常州大学 机械工程学院，江苏 常州 213164)

海上风力发电机由叶轮-机舱、支撑结构和基础等构成，单桩基础是目前应用最广泛的基础形式[1]。对于单桩式海上风力发电机，其支撑结构是轴对称的，但叶轮前后向、侧向刚度存在差异，塔顶质量具有偏心。同时，现场测试表明：海上风力发电机处于运行状态时，其前后向、侧向阻尼显著不同(Koukoura 等[2])。

对于运行状态的海上风力发电机，Mardfekri等[8],Anastasopoulos等[9],Bargi等[10]和Wang 等[11]也将其简化为轴对称结构，并假定风-波浪-地震动方向一致。Alati 等[12]在分析海上风力发电机地震响应时，交换了前后向、侧向地震动，结构响应取两者的平均值，但未探讨地震动方向的影响。Yang等[13]发现输入地震动方向变化时，海上风力发电机塔顶位移和结构泥面处弯矩幅值的相对误差均达到40 %，但仅采用了一条强震记录。目前，DNV规范[14]要求将风-波浪与地震作用组合，但未明确输入地震动方向。针对陆上风力发电机，Wang等[15]将Taft波作为输入地震动，发现其沿侧向时，塔顶位移和塔底弯矩幅值最大，认为输入地震动方向影响风力发电机动力响应。戴靠山等[16]发现：地震动沿风力发电机侧向输入时，塔顶加速度幅值最大；席仁强等[17]认为输入地震动方向对停机和运行状态的风力发电机响应均有显著影响。这些结论是否适用于海上风力发电机，尚需验证。

为揭示输入地震动方向影响海上风力发电机动力响应的规律，以NREL 5MW单桩式海上风力发电机为研究对象，考虑风-波浪-地震共同作用；……