船舶碰撞下海上风力机基础与土层耦合动态分析

摘要

海上风力机与船舶碰撞概率随着海上风电场建设而逐渐增加。为此,基于非线性动力学理论,采用LS-Dyna模拟4 MW海上风力机单立柱三桩基础受船舶碰撞的过程,对比p-y曲线法和固定底端约束法,研究桩柱能量转换、水平位移与土层深度关系、接触力、剪切力及应力应变关系。结果表明:较之固定底端约束法,p-y曲线法中桩柱受船舶碰撞能量转换迅速;固定底端约束法下船舶碰撞海上风力机基础,其钢管柱底端更易遭受破坏;土层由浅至深,三根钢管柱水平位移逐渐减小,土层对桩结构稳定性影响最大的是浅层土,改善浅层土体性质可有效提高桩体安全;船舶质量增加,单立柱三桩基础所受接触力、剪切力增加;p-y曲线法与固定底端约束下产生的接触力差值随着船舶质量增加而增加,剪切力差值随着船舶质量增加而减小。