摘要：结合某海上风机单立柱三桩基础,对海上风机灌浆连接段进行轴向承载力试验。共设计四个试验模型,包括两个带剪力键的模型和两个无剪力键的模型。试验结果表明:带剪力键的模型承载力和延性比无剪力键的模型显著提高;受过疲劳荷载的带剪力键模型虽然延性有一定降低,但其承载力仍与未受过疲劳荷载的模型相当。该文还讨论了UK规范、API规范和新旧DNV规范建议的四个灌浆连接段轴向承载力经验公式。各公式之间的对比表明,它们都存在一定的缺点:API规范公式和旧版DNV规范公式形式还不太成熟,而UK规范公式和新版DNV规范公式试验数据参数范围不全。因此,该文最后建议提出一个灌浆连接段界面抗剪强度的新公式,以适应更广泛的工程应用条件。

摘要：挪威船级社(DNV)于2013年9月正式与德国劳氏船级社(GL)合并为DNV·GL,并于次年5月推出了最新版《海上风机结构设计规范(DNV-OS-J101)》。该规范结合了DNV和GL的最新研究成果,对原有规范关于海上风机基础灌浆连接段设计验算的相关内容进行了大量地更新和补充,其中最值得注意的补充内容是带剪力键的单桩和导管架基础灌浆连接段的抗弯承载力的计算方法。在多篇文献的基础上,对相关公式进行理论研究,给出设计公式的理论依据,为行业设计者更全面地理解该规范提供参考。

摘要：海上风机中,上部支撑结构和基础之间的连接是通过灌浆连接段实现的。近年来,风力发电发展迅速,风力发电机的功率越来越大,对单桩基础灌浆连接段的受力性能提出了更高的要求。在复杂荷载作用下,灌浆连接段受到轴力和弯矩的共同作用,有必要对压-弯共同作用下的灌浆连接段进行受力性能的研究。采用数值分析方法,分析了压-弯作用下不同轴压比时灌浆连接段的极限承载力、钢管与灌浆料之间的接触压力情况和灌浆连接段的应力情况。同时,根据学者Lotsberg提出的弯曲承载力组成理论,通过提取钢管与灌浆料之间的接触力,并对它们进行数值积分,分析了不同轴压比下灌浆连接段抗弯承载力组分的变化规律。通过分析,明晰了带剪力键的灌浆连接段的受力性能,为设计工作提供依据。

摘要：灌浆连接段是海上风机大直径单桩基础的重要组成部分,其承载性能直接影响到基础稳定性。借助模型试验手段,以海上风机大直径单桩基础灌浆连接段为研究对象,针对灌浆连接段长度、剪力键设置、灌浆连接段形状等设计参数,确定"较短无剪力键"、"较短有剪力键"、"较长有剪力键"、"锥形有剪力键"4种模型试件,开展了轴向静载荷作用下的模型试验,研究了各设计参数对于灌浆连接段承载性能的影响。结果显示:在轴向静荷载作用下,锥形有剪力键试件承载力最优,较长有剪力键试件次之,较短无剪力键试件最差。证明了剪力键设置以及灌浆连接段的锥形构造对于提高大直径单桩灌浆连接段轴向承载性能的作用,为实际工程设计提供了技术参考。

摘要：对四根不同轴压比的灌浆连接段试件进行压弯试验,研究了不同轴压比灌浆连接段试件的压弯承载力、延性和破坏模式,并且分析了压弯荷载作用下的灌浆连接段钢管应变分布规律。试验结果表明:灌浆连接段试件具有良好的延性和较高的承载力,且随着轴压比的增加,灌浆连接段试件水平承载力与延性不断减小。

摘要：[目的]随着海上风机工程逐渐向深远海区域发展,海上恶劣的施工环境极有可能导致导管架基础灌浆连接的安装产生误差进而影响连接的轴向力学性能,故需要研究安装误差对于灌浆连接段轴向力学性能的影响规律。[方法]首先开展灌浆连接段缩尺试件的轴向静力加载试验,随后采用有限元分析方法来模拟对应试件的轴向加载过程,其模拟结果与试验数据显示出较好的拟合性。[结果]研究结果表明:纵向、横向安装误差的增大会导致灌浆连接段轴向刚度的增大,并会进一步改变套管和桩管的纵向应变分布;另外,安装误差的增大也会引起轴向加载过程中灌浆料内第三主应力最大值的增大和其分布位置的变化。[结论]综上所述,安装误差对导管架基础灌浆连接段轴向力学性能的影响可能导致灌浆连接段破坏模式的改变,故需根据安装误差的影响规律来对其危害予以充分的考虑与评估。

摘要：灌浆连接段在海上风机支撑结构中得到了广泛运用。由于灌浆连接段独特的几何构成,其内部浆体的变形和应力状态难以用试验方式得到。因此,基于已有试验结果,利用有限元软件ABAQUS对灌浆连接段试件在压弯荷载下的力学性能进行了分析。将有限元分析结果与试验结果对比,从试件破坏形态、荷载-位移曲线和钢管纵向应变分布三方面验证了有限元模型的可靠性。基于有限元分析结果,对灌浆连接段浆体及钢管的应力分布和变形进行深入分析,进而得到了灌浆连接段压弯荷载的传递机理。研究结果表明:灌浆连接段主要通过形成灌浆料斜压短柱来将荷载从套管传递至桩管,且钢管的破坏先于灌浆体。

摘要：[目的]由于荷载的时变性与随机性,海上风电基础结构中的灌浆连接段疲劳问题突出,为确保海上风电基础服役安全性,需要研究连接段疲劳性能演化规律。[方法]从有限元数值模型出发,将马尔科夫荷载矩阵转化为灌浆连接段关键位置处的应力,并结合材料的S-N曲线和线性累积损伤准则,实现对灌浆连接段的疲劳性能评估。[结果]通过对灌浆连接段有限元模型分析可知,在轴向荷载作用下,钢结构产生的累积损伤值大于灌浆材料,但均小于DNV规范中的限值。[结论]说明在该风机荷载作用下,灌浆连接段内的两种材料均不会发生疲劳破坏,风机基础结构是安全的,同时该分析方法也是有效的。

摘要：灌浆连接段的疲劳性能对于海上风机单桩支撑结构至关重要。基于385种工况下的某实际5 MW单桩风机支撑结构在风、浪荷载作用下的动力响应分析,获取了灌浆连接段荷载边界条件时程。建立灌浆连接段精细化有限元子模型,将荷载边界条件转化为应力时程。对于剪力键采用“热点应力”方法进行疲劳性能评价。对于灌浆材料,选取剪力键附近灌浆材料单元积分点处的第三主应力进行疲劳性能评价。采用Palmgren-Miner线性损伤累计准则和雨流计数方法进行疲劳损伤的累计。在某实际灌浆连接段20年的设计寿命周期内,最大剪力键总疲劳损伤为1.35×10^(-10);最大灌浆材料总疲劳损伤为1.54×10^(-3)。由此可见,灌浆连接段的疲劳性能由灌浆材料控制,且损伤值远小于限值1/3,在现有的荷载条件下,灌浆连接段不会发生疲劳破坏。分析产生损伤较大的几种工况可知,风速对现有单桩结构灌浆连接段疲劳的损伤起控制作用。

摘要：开展近海风电导管架基础的灌浆连接段受力分析,对于理解其传力机制与受理机理、保证海上风机支撑结构的安全性能、优化设计等方面具有重要的理论与现实意义。首先利用DNV规范对影响灌浆连接段性能的因素开展参数敏感性分析,再运用有限元软件对导管架基础的灌浆连接段进行模拟,该软件能有效模拟浆体与钢管壁的接触以及浆体的本构关系。根据规范进行的参数敏感性分析,得出一些重要规律和结论,便于工程设计人员更好地理解先桩法导管架基础灌浆连接段的受力特点,选择合适的参数用于灌浆连接段设计,再依据数值模拟,确定导管架基础灌浆连接段设计的可靠性。