锚泊线与底床静动力接触作用研究

发布时间：2020-04-14 07:00

【摘要】：随着经济的飞速发展,我国对于能源的需求愈发强烈。在漂浮式水上光伏电站、浮式风机以及深海中的油气开采等能源开发中,都需要使用锚泊线连接上部浮体与下部的锚体以进行系泊定位。而锚泊线与土体的相互作用影响着锚泊线的荷载传递机理与锚泊系统的稳定运行。在工程的初步设计或自然环境良好的工况下,为简化计算可采用准静态分析方法。但在自然环境复杂的深海中,锚泊线的动力效应、触底区的开槽现象以及土体的循环弱化作用可能导致锚泊线变得松弛,使锚体失去作用,威胁着锚泊系统的安全,因此需要进行锚泊线与底床的动力接触作用研究。针对这些问题,本文开展了以下工作:(1)介绍了锚泊线与底床静力分析模型,然后针对漂浮式水上光伏电站的锚泊线的设计问题,以水位变化为变量,基于低水位工况确定锚泊线的最大长度,高水位工况进行校核的思想,提出了一套设计流程与应对策略,并通过一个具体的算例进行了介绍。(2)使用有限元软件建立了锚泊线与底床动力作用数值模型,并通过对锚泊线进行慢速预张的方法,验证了模型的正确性。分别从土体强度和上部结构物的运动周期两个方面对锚泊线张力变化进行了研究。发现了动力工况下土体抗力和锚泊线惯性力在锚泊线张力变化中的作用和锚泊线导缆孔处的最大张力变化的一般规律。(3)忽略了土体冲刷的时间效应,从锚泊线的预张力、土体强度和上部结构的运动周期等方面评估了锚泊线触底区沟槽的发展特征。研究了锚泊线触底区的土体缺失对于锚泊线荷载传递及沟槽发展的影响。(4)基于非线性滞回曲线模型,建立了考虑循环弱化作用的锚泊线与土体相互作用模型,首先对该模型的正确性进行了验证,然后从不同预张力和土体强度研究了土体循环弱化对于锚泊线荷载传递以及沟槽发展的影响。
【图文】：

光伏电站,水上

１．１研究背景逡逑随着经济的高速发展，我国对能源的需求愈发迫切。国家能源发展“十三五”逡逑规划明确指出“能源是人类社会生存发展的重要物质基础，攸关国计民生和国家逡逑战略竞争力”（国家能源局，２０１７）。国家将加快能源结构调整步伐，大力发展风逡逑能、太阳能等可再生能源，开发海洋油气资源以保障供给。逡逑在全球气候变化的大环境下，太阳能因其具有燃料免费、安装快速、无噪声、逡逑无有害气体排放等优点，而具有广阔的发展前景。目前市场上的太阳能光伏板材逡逑料主要为晶体硅（包括单晶硅和多晶硅），其中单晶硅太阳能电池的光电转换效逡逑率较高，但是也仅为１８％左右，而且由于光能密度相对较低，１ＭＷ的太阳能电站逡逑的建设需要大约１８吉土地，土地资源占用问题严重。虽然在沙漠中太阳光照较强，逡逑土地资源也很充足，，但是由于与用电量高的城市距离较远，能源利用效率反而较逡逑低。温度也会对太阳能发电的效率有所影响，温度增高，效率会降低；空气的污逡逑染、鸟类的排泄物附着在光伏板上，也会显著降低发电效率。逡逑—

漂浮式,风能储量,风电,海洋风

逦第１章绪论逡逑上光伏电站主要分为水面漂浮式和桩基承载式（如图１．１所示）两种。当水位较逡逑低时（小于５ｍ），可采用桩基承载式（孙垞峰，２０１６），但其工程造价相对相对逡逑较高；而漂浮式水上光伏电站仅需事先在底床上设置锚块，在浮体和锚体之间通逡逑过一定长度的锚泊线柔性相连，即可适应水位的季节性变化，也更为经济。目前逡逑在曰本、意大利已有大量的漂浮式水上光伏电站投入运营（孙杰，２０１７）。逡逑图１．２漂浮式海洋风机逡逑我国近海风能储量丰富且沿海地区用电量较大，因而海上风电的发展具有重逡逑要意义。海上风电与陆上风电相比，具有资源储量大、高风速、低风切变、低湍逡逑流、环境噪音污染小和不占用耕地等优势，而将成为未来风电开发的重点（余璐逡逑庆
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P75

【参考文献】