海上风电单桩基础入土壁厚优化方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种海上风电单桩基础入土壁厚优化方法及系统，海上风电单桩基础入土壁厚优化方法包括：确定单桩基础应力比最大的载荷工况，并得出所述载荷工况下的壁厚不动点坐标以及目标壁厚；在所述载荷工况下对单桩弯矩沿单桩深度的分布点作为弯矩拟合原始数据；基于所述弯矩拟合原始数据进行拟合并得出弯矩拟合曲线；根据所述壁厚不动点、所述目标壁厚以及所述弯矩拟合曲线计算得出优化系数；依据所述优化系数得出沿单桩深度的壁厚分布。壁厚优化方法在单桩最大应力比不变且在不降低单桩安全性前提下，对单桩壁厚进行优化，从而减小单桩壁厚和用钢量。单桩壁厚和用钢量。单桩壁厚和用钢量。

【技术实现步骤摘要】
海上风电单桩基础入土壁厚优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及海上风电能源工程中的基础设计
，具体涉及一种海上风电单桩基础入土壁厚优化方法及系统。

技术介绍

[0002]海上风电单桩基础是海上风电中最常用的基础形式，单桩基础将载荷传递到海床土上，载荷主要为水平力和弯矩。目前，单桩直径最大已突破10m，单桩基础设计的主要任务是确定直径、壁厚和桩长等尺寸，从而满足单桩基础承载力、整机频率和疲劳应力等要求，同时在确定单桩直径和壁厚时，还需要考虑单桩加工生产要求、防腐要求以及施工要求。
[0003]具体地，单桩加工生产要求、防腐要求以及施工要求如下：
[0004]一、等壁厚段长度一般为2
‑
3米。单桩一般是由2
‑
3米宽的钢板弯折、焊接而成，因此在弯折的2
‑
3米内钢管的厚度是相同的。
[0005]二、单桩结构防腐包括预留腐蚀余量、牺牲阳极和防腐涂层。如果采用腐蚀余量，那么要在计算时分腐蚀前和腐蚀后分别计算分析。
[0006]三、桩底厚度适当增加。根据单桩的受力特点，在单桩桩底处的应力一般较小，但是考虑到施工时单桩底一般壁厚需要适当增加，防止打桩时桩底钢管出现屈曲或卷边等问题。
[0007]单桩基础在设计的时候，一般是先确定桩径和入土深度，然后根据单桩基础应力比和经验确定壁厚，往往仅关注单桩最大应力比是否满足要求。因此仅关注应力比最大处的单桩壁厚，而其他位置处的壁厚的确定具有一定的随意性，从而有一定的优化空间。
[0008]基于此，本申请专利技术人提出一种海上风电单桩基础入土壁厚优化方法及系统，以期解决上述技术问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中单桩设计时仅关注应力比最大处的单桩壁厚，其他位置处的壁厚的确定有一定的随意性的缺陷，提供一种海上风电单桩基础入土壁厚优化方法及系统。
[0010]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
[0011]本专利技术提供了一种海上风电单桩基础入土壁厚优化方法，其特点在于，包括如下步骤：
[0012]S1：确定单桩基础应力比最大的载荷工况，并得出所述载荷工况下的壁厚不动点坐标以及目标壁厚；
[0013]S2：在所述载荷工况下对单桩弯矩沿单桩深度的分布点作为弯矩拟合原始数据；
[0014]S3：基于所述弯矩拟合原始数据进行拟合并得出弯矩拟合曲线；
[0015]S4：根据所述壁厚不动点、所述目标壁厚以及所述弯矩拟合曲线计算得出优化系数；
[0016]S5：依据所述优化系数得出沿单桩深度的壁厚分布。
[0017]根据本专利技术的一个实施例，所述弯矩拟合曲线为：
[0018]f(x)＝ax5+bx4+cx3+dx2+ex+f；
[0019]其中，f(x)为弯矩，x为单桩入土深度，a～f均为拟合待定系数。
[0020]根据本专利技术的一个实施例，所述步骤S4中包括：
[0021]利用如下公式计算得出优化系数：
[0022]α＝t0/f(x0)
1/3
；
[0023]其中，α为优化系数，x0为壁厚不动点的坐标，t0为壁厚不动点x0处对应的目标壁厚，f(x0)为基于x0利用所述弯矩拟合曲线中计算得出的弯矩值。
[0024]根据本专利技术的一个实施例，所述步骤S5中包括：
[0025]采用如下公式计算不同单桩入土深度对应的壁厚：
[0026]t(x)＝α*f(x)
1/3
；
[0027]其中，t(x)为单桩入土深度x下的壁厚值，α为优化系数，f(x)为基于x在所述弯矩拟合曲线中计算得出的弯矩值。
[0028]根据本专利技术的一个实施例，在所述步骤S5之后还包括以下步骤：
[0029]S6：根据生产加工要求对壁厚分布进行优化。
[0030]根据本专利技术的一个实施例，所述步骤S6还包括：
[0031]重新复核不同载荷工况下的单桩基础承载力和变形。
[0032]本专利技术还提供了一种海上风电单桩基础入土壁厚优化系统，其特点在于，所述海上风电单桩基础入土壁厚优化系统采用如上所述的海上风电单桩基础入土壁厚优化方法，所述海上风电单桩基础入土壁厚优化系统包括：
[0033]确定模块，用于确定单桩基础应力比最大的载荷工况，并得出所述载荷工况下的壁厚不动点坐标以及目标壁厚；
[0034]导出模块，用于在所述载荷工况下对单桩弯矩沿单桩深度的分布点作为弯矩拟合原始数据；
[0035]拟合模块，用于基于所述弯矩拟合原始数据进行拟合并得出弯矩拟合曲线；
[0036]提取模块，用于根据所述壁厚不动点、所述目标壁厚以及所述弯矩拟合曲线计算得出优化系数；
[0037]计算模块，依据所述优化系数得出沿单桩深度的壁厚分布。
[0038]根据本专利技术的一个实施例，所述优化系统还包括优化模块，所述优化模块用于根据生产加工要求对壁厚分布进行优化，并在优化后重新复核不同载荷工况下的单桩基础承载力和变形。
[0039]本专利技术还提供了一种电子设备，其特点在于，包括：处理器和存储器，所述存储器存储可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行实现如上所述的海上风电单桩基础入土壁厚优化方法。
[0040]本专利技术还提供一种可读存储介质，其特点在于，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如上所述的海上风电单桩基础入土壁厚优化方法。
[0041]本专利技术的积极进步效果在于：
[0042]采用上述海上风电单桩基础入土壁厚优化方法及系统，在单桩最大应力比不变且在不降低单桩安全性前提下，对单桩壁厚进行优化，从而减小单桩壁厚和用钢量。
附图说明
[0043]本专利技术的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
[0044]图1为本专利技术海上风电单桩基础入土壁厚优化方法的流程图。
[0045]图2为本专利技术弯矩拟合曲线坐标图。
[0046]图3为本专利技术厚度分布坐标图。
[0047]图4为本专利技术海上风电单桩基础入土壁厚优化系统示意图。
[0048]图5为本专利技术电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0049]为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明。
[0050]现在将详细参考附图描述本专利技术的实施例。现在将详细参考本专利技术的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本专利技术中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本专利技术说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风电单桩基础入土壁厚优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：确定单桩基础应力比最大的载荷工况，并得出所述载荷工况下的壁厚不动点坐标以及目标壁厚；S2：在所述载荷工况下对单桩弯矩沿单桩深度的分布点作为弯矩拟合原始数据；S3：基于所述弯矩拟合原始数据进行拟合并得出弯矩拟合曲线；S4：根据所述壁厚不动点、所述目标壁厚以及所述弯矩拟合曲线计算得出优化系数；S5：依据所述优化系数得出沿单桩深度的壁厚分布。2.根据权利要求1所述的海上风电单桩基础入土壁厚优化方法，其特征在于，所述弯矩拟合曲线为：f(x)＝ax5+bx4+cx3+dx2+ex+f；其中，f(x)为弯矩，x为单桩入土深度，a～f均为拟合待定系数。3.根据权利要求2所述的海上风电单桩基础入土壁厚优化方法，其特征在于，所述步骤S4中包括：利用如下公式计算得出优化系数：α＝t0/f(x0)
1/3
；其中，α为优化系数，x0为壁厚不动点的坐标，t0为壁厚不动点x0处对应的目标壁厚，f(x0)为基于x0利用所述弯矩拟合曲线中计算得出的弯矩值。4.根据权利要求3所述的海上风电单桩基础入土壁厚优化方法，其特征在于，所述步骤S5中包括：采用如下公式计算不同单桩入土深度对应的壁厚：t(x)＝α*f(x)
1/3
；其中，t(x)为单桩入土深度x下的壁厚值，α为优化系数，f(x)为基于x在所述弯矩拟合曲线中计算得出的弯矩值。5.根据权利要求1所述的海上风电单桩基础入土壁厚优化方法，其特征在于，在所述步骤S5后还包括以下步骤：S6：根据生产加工要求对壁厚分布进行优化。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：文锋，黄勇，何倩倩，赵子帅，肖耀明，牟金善，胡猛进，陆恒星，吴美仪，
申请(专利权)人：上海能源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：