【摘 要】
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四十多年来,中国的风电行业发展迅速,从陆上风电到海上风电,风电场陆续建成发电。基础安全是风电场稳定发电的重要保障。自从2007年6月至今陆上风机基础设计主要借鉴高耸建筑
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四十多年来,中国的风电行业发展迅速,从陆上风电到海上风电,风电场陆续建成发电。基础安全是风电场稳定发电的重要保障。自从2007年6月至今陆上风机基础设计主要借鉴高耸建筑、电力能源等相关行业的标准与经验,导致不同方面的设计相差较大、经验优先。对已建项目进行复核,十分有必要结合有限元模拟为工程提供重要的参考依据。风机基础是风力发电机的重要组成部分,它不仅要承担风机自重,还要承受风机运行时产生的动荷载,所以风机基础必须要有足够的强度及稳定性,它的稳定性直接影响到风电场的安全运行。国内许多风电场运行一定时期内经历了极端荷载,基础可靠性降低,无法再满足安全运行标准,必须进行加固补强以恢复、提高承载能力,并且基础内部损伤破坏情况无法准确探明。因此,利用ABAQUS塑性损伤理论对风机基础加固前后的应力状态与损伤情况进行仿真模拟研究,将具有重要理论价值和工程现实意义。风机基础及加固体属于特殊的大体积钢筋混凝土结构,所以十分有必要基于ABAQUS二次开发平台,针对风机基础及加固体编制水化热模拟子程序。实现基础及其加固体浇筑全周期内的水化热温度场和温度应力场的完全热力耦合模拟分析,为陆上风机基础混凝土结构加固体的水化热温度控制和收缩裂缝控制提供参考,对优化加固设计方案和补强加固施工具有重要指导意义。本文的主要研究内容如下:(1)对混凝土损伤塑性本构模型的参数计算转换方法进行研究,并引入了对压缩和拉伸损伤因子通用的计算方法。利用塑性应变值来判断损伤塑性参数是否有误。(2)研究总结风机基础受压损伤因子与承受最大拉应力之间的规律,建立基于ABAQUS塑性损伤理论数值模拟的风机基础安全性评定等级,对指导补强加固及预估风机基础结构的安全性具有重要意义。数值模拟结果显示,嵌固板环梁式加固体能降低原先基础主要部位的混凝土和钢筋的应力峰值,受拉区主要部位的受拉应力小于混凝土抗拉强度设计值,损伤不再加剧。(3)利用ABAQUS混凝土损伤塑性模型理论对实际工程的风机基础和混凝土加固体之间的相互作用进行研究,并对加固体与基础有无初始裂缝的状态进行对比模拟分析,验证基础表层保持混凝土完整的必要性。(4)在ABAQUS二次开发平台上,利用FORTRAN语言编写允许拉应力、绝热温升、自体积收缩变形、徐变度、弹性模量等材料控制参数的子程序,通过UMATHT接口对接,实现完全热力耦合分析及各特征参数刚度矩阵的综合求解,得到了风机基础水化热模拟子程序,分析判断了基础与加固体易出现温度应力裂缝的区域。
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