桩基型式对海上风机支撑结构振动特性的影响

摘要

海上风机在使用过程中长期受到随机的风浪荷载作用，处于持续振动的状态，针对其动力特性的设计是十分重要的。基于某实际单桩支撑结构海上风机，在ABAQUS中建立了其在实际海床地基条件下的频率分析三维有限元计算模型。相较于常用的土弹簧模型，该模型可以直接考虑实际的三维土体条件，无须对土体做人为简化，避免了因简化造成的误差。对比计算值与实际值，验证了该方法的正确性。不同于传统的针对支撑结构截面的优化，从改变桩型的角度出发，在普通单桩的基础上设计了延长桩、加盖板桩和两种带翼板桩共四种异型桩，探究使用异型桩对海上风机支撑结构频率的影响以及不同桩型支撑结构在冲刷作用下的表现。结果表明，综合考虑频率提升效果和打桩难度，对于任何土质的海床，使用加盖板桩均是提升海上风机支撑结构频率的最优方式。冲刷作用会使支撑结构的频率降低，加盖板桩受到的影响最大，需要在设计阶段重点关注。

关键词

桩型 / 振动特性 / 海上风机支撑结构 / 有限元模拟