三柱型半潜式风机基础的等效静风浪荷载

摘要

海洋石油工业中半潜式平台多为四柱布局,其结构设计荷载一般仅由波浪控制,且相关规范推荐采用设计波方法来确定.考虑到轴对称稳性及节省材料,三柱型半潜式基础已被广泛应用于承载海上浮式风机.但针对这种结构型式的设计荷载研究还较少,不仅传统的设计波方法不能直接套用,风机荷载对基础结构的作用也不能忽视.由于风机结构细长且头重脚轻,在风浪联合作用环境下,漂浮基础的运动也将放大结构风荷载的作用.因此,本文将在考虑波浪及风荷载相关性的前提下,针对一种5MW风机自主设计的三柱型半潜式风机基础,阐述波浪及风引起的随机动力荷载的等效静力计算方法.首先,对三柱型基础结构的特征剖面进行全面搜索,得到了11个特征荷载;其次,在FAST软件中模拟风浪联合条件下浮式风机系统,考虑了基础运动对风机塔筒基底剪力和弯矩的影响,进而得到风机传递给基础的阵风荷载因子.结果表明,半潜式风机基础结构在风浪联合作用下的阵风荷载因子显著大于固定式基础结构的阵风荷载因子.