漂浮式海上风电塔新型基础设计

宋波，周恒，王道永

(北京科技大学 a.土木与资源工程学院;b.强震区轨道交通工程抗震研究北京市国际科技合作基地,北京 100083)

近年来，漂浮式海上风电塔因其适用水深范围广、安装运输方便而备受关注[1]。漂浮式基础是海上风电塔结构的重要组成部分。目前广泛使用的漂浮式海上风电塔基础结构形式[2]，图1。

图1 漂浮式风电塔基础结构示意

图1a)所示的单立柱基础结构优点是结构形式简单，缺点是具有较高的自由度和不稳定性。图1b)所示的张力腿基础结构优点是稳定性好，缺点是张力腿一直处于绷紧状态，基础设计较复杂。图1c)所示的三浮体基础结构优点是结构简单，缺点是基础整体尺寸太大，锚泊系统过于复杂。海上风电场运行环境复杂，慎重选择海上风电塔基础的结构形式，并进行合理设计，是海上风电场建设的关键[3]。针对漂浮式海上风电塔，借鉴力学原理，提出一种新型的半球壳基础结构形式。利用ABAQUS有限元分析软件建立风电塔结构与基础模型，探究使用该种新形式基础的漂浮式海上风电塔的稳定性能，以验证半球壳结构形式的漂浮式基础的可行性。

1 工程概况

以江苏环港某海上风电场为背景，该区域离岸距离约10 km，水深约58 m，抗震设防烈度为7度，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第Ⅲ组，设计基本地震加速度值为0.1g。塔身为变截面、变壁厚筒状结构，材料为Q345C钢，塔筒底部最大厚度为50 mm、顶部最小厚度为20 mm。风电塔结构基本计算数据如下。

轮毂高度56.6 m；……