風(fēng)車安裝船站立穩(wěn)定性的研究.pdf

1、風(fēng)車安裝船是一種用于海上風(fēng)力發(fā)電機組安裝與維護的專用工程船，擁有運輸、起重、升降和航行的功能。風(fēng)車安裝船處于復(fù)雜多變的海洋自然環(huán)境中，其樁腿站立穩(wěn)定性直接影響到船的作業(yè)性能和安全。
　　本文針對某公司風(fēng)車安裝船的站立穩(wěn)定性，從樁腿的強度、剛度、非線性動位移和振動等方面進行了分析研究，主要研究結(jié)果如下:
　　1)研究了樁腿的制造工藝和建造方法，針對樁腿焊接過程中預(yù)熱不均勻、層間溫度不易控制的難題，提出了圓形樁腿的預(yù)熱焊接方法和

2、裝置，建立了雙面?zhèn)鳠岬睦碚撃Ｐ?，并進行了實際生產(chǎn)驗證。制定了樁腿升降定位孔的開孔工藝規(guī)范，已成功應(yīng)用到圓形樁腿的建造。
　　2)采用ANSYS軟件建立了不同約束下圓形樁腿的有限元模型，即鉸支模型和樁土相互作用模型，從靜力、模態(tài)、非線性動力方面對樁腿進行了數(shù)值模擬，并進行比較研究。研究結(jié)果表明:鉸支模型和樁土相互作用模型的靜力計算值差異較大，其中兩者在極限載荷下的應(yīng)力都遠低于樁腿材料的屈服強度;兩種模型下樁腿的振動響應(yīng)略微不同;鉸支

3、約束的彎矩曲線在樁端約束處出現(xiàn)了突變峰值，而樁土相互作用約束下的彎矩變化較為緩和。穩(wěn)定性分析時樁土作用模型更合理，精度更高。
　　3)研究了樁腿屈曲理論公式，并在工程應(yīng)用方面對比分析了其與數(shù)值方法的差異，通過算例分析了影響樁腿屈曲穩(wěn)定性的因素，采用樁腿縮小比例模型進行了壓桿穩(wěn)定實驗，研究結(jié)果表明:圓形殼式樁腿和八邊形樁腿臨界載荷的數(shù)值解與理論解分別相差1.9％和22.7％，理論公式在工程計算中適用性不強;定位孔的直徑增大會降低樁腿

4、的屈曲臨界值;主板厚度的改變也會引起樁腿屈曲強度的變化;模型實驗驗證了樁腿屈曲穩(wěn)定計算的必要性。
　　4)風(fēng)車安裝船樁靴經(jīng)常發(fā)生滑移和拔樁困難，無法適應(yīng)復(fù)雜海底環(huán)境，本文提出了一種可調(diào)樁靴和設(shè)計方案，在分析可調(diào)樁靴的機構(gòu)運動學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ)上，采用數(shù)值分析法探討了可調(diào)樁靴和傳統(tǒng)樁靴在極限載荷下的應(yīng)力、變形、屈曲穩(wěn)定特性，采用理論對比分析了兩種樁靴的拔樁能力。計算結(jié)果表明:帶有可調(diào)樁靴的樁腿結(jié)構(gòu)屈曲穩(wěn)定能力顯著增強，線性剛度平均變形減少