海上风电机组支撑结构与地基基础一体化分析设计

作者: 林毅峰著

出版社: 机械工业出版社

出版时间: 2020-11

版次: 1

ISBN: 9787111659167

定价: 69.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 164页

分类: 教材教辅考试>教材>大学教材>工程技术

本书阐述了海上风电机组支撑结构与地基基础一体化设计的基本理论、方法及应用，包括海上风电机组下部结构与地基基础的类型及设计特点、一体化设计分析模型及环境荷载、**环境条件和正常发电工况的一体化设计、一体化设计疲劳损伤分析、下部结构与群桩基础协同作用承载特性分析等。

本书可供从事海上风电机组支撑结构与地基基础设计、海上风电机组荷载分析的工程师和科研人员使用，也可作为高校相关专业本科生和研究生的参考书。作者序

前言

第1章绪论

1.1研究背景

1.2支撑结构与地基基础的设计特点

1.2.1海上风电机组结构体系

1.2.2支撑结构与地基基础的工程特性

1.3一体化设计与分离式设计的基本概念

1.3.1一体化设计的基本流程

1.3.2分离式设计的基本流程

1.3.3一体化设计的必要性及意义

1.4一体化设计的现状

1.5本书主要内容

第2章下部结构与地基基础的类型及设计特点

2.1单桩基础

2.1.1单桩基础的结构形式

2.1.2单桩基础结构体系的荷载传递及承载特性

2.1.3单桩基础的设计特点

2.2高承台群桩基础

2.2.1高承台群桩基础的结构形式

2.2.2高承台群桩基础结构体系的荷载传递及承载特性

2.2.3高承台群桩基础的设计特点

2.3导管架基础

2.3.1导管架基础的结构形式

2.3.2导管架基础的荷载传递及承载特性

2.3.3导管架基础的设计特点

2.4重力式基础

2.4.1重力式基础的结构形式

2.4.2重力式基础的荷载传递及承载特性

2.4.3重力式基础的设计特点

2.5筒形基础

2.5.1筒形基础的结构形式

2.5.2筒形基础的荷载传递及承载特性

2.5.3筒形基础的设计特点

第3章一体化设计分析模型及环境荷载

3.1风力发电基本原理

3.1.1风力发电机组的基本构成

3.1.2贝茨(Betz)理论

3.1.3风力机设计的基本概念

3.2叶片、机舱及支撑结构模型

3.2.1考虑风轮旋转与弹性变形耦合的叶片结构动力学模型

3.2.2机舱模型

3.2.3支撑结构模型

3.3地基基础模型

3.3.1桩餐料嗷プ饔媚Ｐ

3.3.2天然地基基础模型

3.3.3筒形基础模型

3.4主要环境条件及其荷载

3.4.1风及其荷载

3.4.2波浪及其荷载

3.4.3海流及其荷载

3.4.4海冰及其荷载

3.5一体化分析的求解方法

3.5.1一体化分析的动力学方程

3.5.2动力学方程的数值解法

第4章极端环境条件和正常发电工况的一体化设计

4.1极端环境条件工况

4.1.1海上风电机组设计工况

4.1.2极端环境工况定义

4.2极端环境条件的塔底荷载特性分析

4.2.1算例的一体化设计模型

4.2.2塔底极端荷载特性

4.3一体化设计与分离式设计的对比分析

4.3.1桩基轴力标准值对比分析

4.3.2下部结构应力标准值对比分析

4.3.3桩顶轴力设计值对比分析

4.4海冰冰激振动的一体化分析

4.4.1冰激振动的冰力函数

4.4.2冰激振动算例分析

4.5正常发电工况一体化分析

4.5.1风轮旋转动态效应对支撑结构的影响

4.5.2正常海况波浪条件下的波浪动力效应

4.5.3正常发电工况下风浪耦合分析

4.6地震工况一体化分析

4.6.1地震工况塔底荷载

4.6.2地震与风浪耦合分析

第5章一体化设计疲劳损伤分析

5.1海上风电机组支撑结构疲劳损伤的基本概念

5.1.1海上风电机组支撑结构疲劳损伤分析的特点

5.1.2结构疲劳损伤分析方法

5.1.3多种交变荷载共同作用的疲劳损伤

5.1.4海上风电机组支撑结构一体化设计疲劳损伤分析流程

5.2热点应力计算

5.2.1简单管节点分类

5.2.2应力集中系数SCF

5.2.3热点应力时间序列

5.2.4热点应力时间序列的雨流计数分析

5.3结构疲劳损伤计算

5.3.1PalmgrenMiner疲劳损伤准则

5.3.2SN曲线

5.4风怖撕稍亍⒎绐埠１荷载共同作用一体化结构疲劳损伤分析

5.4.1风膊浪荷载共同作用的疲劳损伤分析

5.4.2风埠１荷载共同作用下的疲劳损伤分析

5.5地基基础疲劳弱化分析

5.5.1土体刚度疲劳弱化特性

5.5.2土体强度疲劳弱化特性

5.5.3基于累积塑性应变的土体疲劳弱化模型

5.5.4算例分析

5.5.5工程案例分析

5.6结构动态特性对疲劳损伤影响的分析

5.6.1等效疲劳荷载计算

5.6.2支撑结构自振频率对疲劳荷载影响的分析

5.6.3结构阻尼比对疲劳荷载影响的分析

第6章下部结构与群桩基础整体协同作用承载特性分析

6.1海上风电机组下部结构与群桩基础整体协同概念

6.1.1海上风电机组群桩基础大偏心受力特性

6.1.2海上风电机组群桩整体协同承载性能分析方法

6.2整体协同作用的有限元仿真模型

6.2.1地基基础基本参数

6.2.2有限元模型及现场测试验证

6.2.3整体协同作用的数值仿真方案

6.3计算结果及分析

6.3.1不同加载方式的仿真分析

6.3.2基桩压舶纬性亓Ρ戎档挠跋

6.3.3整体协同作用分析

6.3.4考虑整体协同的桩基承载力设计控制标准

参考文献
内容简介:
本书阐述了海上风电机组支撑结构与地基基础一体化设计的基本理论、方法及应用，包括海上风电机组下部结构与地基基础的类型及设计特点、一体化设计分析模型及环境荷载、**环境条件和正常发电工况的一体化设计、一体化设计疲劳损伤分析、下部结构与群桩基础协同作用承载特性分析等。

本书可供从事海上风电机组支撑结构与地基基础设计、海上风电机组荷载分析的工程师和科研人员使用，也可作为高校相关专业本科生和研究生的参考书。
目录:
作者序

前言

第1章绪论

1.1研究背景

1.2支撑结构与地基基础的设计特点

1.2.1海上风电机组结构体系

1.2.2支撑结构与地基基础的工程特性

1.3一体化设计与分离式设计的基本概念

1.3.1一体化设计的基本流程

1.3.2分离式设计的基本流程

1.3.3一体化设计的必要性及意义

1.4一体化设计的现状

1.5本书主要内容

第2章下部结构与地基基础的类型及设计特点

2.1单桩基础

2.1.1单桩基础的结构形式

2.1.2单桩基础结构体系的荷载传递及承载特性

2.1.3单桩基础的设计特点

2.2高承台群桩基础

2.2.1高承台群桩基础的结构形式

2.2.2高承台群桩基础结构体系的荷载传递及承载特性

2.2.3高承台群桩基础的设计特点

2.3导管架基础

2.3.1导管架基础的结构形式

2.3.2导管架基础的荷载传递及承载特性

2.3.3导管架基础的设计特点

2.4重力式基础

2.4.1重力式基础的结构形式

2.4.2重力式基础的荷载传递及承载特性

2.4.3重力式基础的设计特点

2.5筒形基础

2.5.1筒形基础的结构形式

2.5.2筒形基础的荷载传递及承载特性

2.5.3筒形基础的设计特点

第3章一体化设计分析模型及环境荷载

3.1风力发电基本原理

3.1.1风力发电机组的基本构成

3.1.2贝茨(Betz)理论

3.1.3风力机设计的基本概念

3.2叶片、机舱及支撑结构模型

3.2.1考虑风轮旋转与弹性变形耦合的叶片结构动力学模型

3.2.2机舱模型

3.2.3支撑结构模型

3.3地基基础模型

3.3.1桩餐料嗷プ饔媚Ｐ

3.3.2天然地基基础模型

3.3.3筒形基础模型

3.4主要环境条件及其荷载

3.4.1风及其荷载

3.4.2波浪及其荷载

3.4.3海流及其荷载

3.4.4海冰及其荷载

3.5一体化分析的求解方法

3.5.1一体化分析的动力学方程

3.5.2动力学方程的数值解法

第4章极端环境条件和正常发电工况的一体化设计

4.1极端环境条件工况

4.1.1海上风电机组设计工况

4.1.2极端环境工况定义

4.2极端环境条件的塔底荷载特性分析

4.2.1算例的一体化设计模型

4.2.2塔底极端荷载特性

4.3一体化设计与分离式设计的对比分析

4.3.1桩基轴力标准值对比分析

4.3.2下部结构应力标准值对比分析

4.3.3桩顶轴力设计值对比分析

4.4海冰冰激振动的一体化分析

4.4.1冰激振动的冰力函数

4.4.2冰激振动算例分析

4.5正常发电工况一体化分析

4.5.1风轮旋转动态效应对支撑结构的影响

4.5.2正常海况波浪条件下的波浪动力效应

4.5.3正常发电工况下风浪耦合分析

4.6地震工况一体化分析

4.6.1地震工况塔底荷载

4.6.2地震与风浪耦合分析

第5章一体化设计疲劳损伤分析

5.1海上风电机组支撑结构疲劳损伤的基本概念

5.1.1海上风电机组支撑结构疲劳损伤分析的特点

5.1.2结构疲劳损伤分析方法

5.1.3多种交变荷载共同作用的疲劳损伤

5.1.4海上风电机组支撑结构一体化设计疲劳损伤分析流程

5.2热点应力计算

5.2.1简单管节点分类

5.2.2应力集中系数SCF

5.2.3热点应力时间序列

5.2.4热点应力时间序列的雨流计数分析

5.3结构疲劳损伤计算

5.3.1PalmgrenMiner疲劳损伤准则

5.3.2SN曲线

5.4风怖撕稍亍⒎绐埠１荷载共同作用一体化结构疲劳损伤分析

5.4.1风膊浪荷载共同作用的疲劳损伤分析

5.4.2风埠１荷载共同作用下的疲劳损伤分析

5.5地基基础疲劳弱化分析

5.5.1土体刚度疲劳弱化特性

5.5.2土体强度疲劳弱化特性

5.5.3基于累积塑性应变的土体疲劳弱化模型

5.5.4算例分析

5.5.5工程案例分析

5.6结构动态特性对疲劳损伤影响的分析

5.6.1等效疲劳荷载计算

5.6.2支撑结构自振频率对疲劳荷载影响的分析

5.6.3结构阻尼比对疲劳荷载影响的分析

第6章下部结构与群桩基础整体协同作用承载特性分析

6.1海上风电机组下部结构与群桩基础整体协同概念

6.1.1海上风电机组群桩基础大偏心受力特性

6.1.2海上风电机组群桩整体协同承载性能分析方法

6.2整体协同作用的有限元仿真模型

6.2.1地基基础基本参数

6.2.2有限元模型及现场测试验证

6.2.3整体协同作用的数值仿真方案

6.3计算结果及分析

6.3.1不同加载方式的仿真分析

6.3.2基桩压舶纬性亓Ρ戎档挠跋

6.3.3整体协同作用分析

6.3.4考虑整体协同的桩基承载力设计控制标准

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