圖2海床土層單樁基礎(chǔ)彎矩[1]

圖3海床土層單樁基礎(chǔ)水平位移[1]
在海洋環(huán)境中的風(fēng)機(jī)單樁基礎(chǔ),結(jié)構(gòu)所受的循環(huán)載荷有三個影響因素:樁土的非線性、土體極限抗力退化以及樁土脫開效應(yīng)。法蘭直接連接的方案是取消了過渡段,基礎(chǔ)樁打入過程需要扶正裝置不斷的調(diào)整垂直度,不但其垂直度精確度難以控制,而且造成了海床基礎(chǔ)土的擾動,造成基礎(chǔ)土對打入其內(nèi)部的樁基礎(chǔ)的約束力損失,使水平承載力在初始階段就小于過渡段的方案,在多臺風(fēng)侵襲的中國東海和南海風(fēng)電場,風(fēng)電結(jié)構(gòu)更容易傾斜甚至傾覆。如果通過扶正裝置使垂直度控制達(dá)到了設(shè)計的要求,并且精確度很高,水平承載力的損失使整體結(jié)構(gòu)應(yīng)對臺風(fēng)等強(qiáng)力作用的能力降低,圖2為一定載荷下海床土層單樁基礎(chǔ)彎矩,圖3為對應(yīng)載荷下單樁基礎(chǔ)的水平位移,可以看出在土深度接近上部1/3處承載力最大,在扶正裝置不斷作用下樁土的承載力逐漸損失,造成能夠承受的極限載荷也就逐漸降低,從而抵抗強(qiáng)作用載荷的能力損失。但如果整體結(jié)構(gòu)的垂直度沒有達(dá)到設(shè)計要求,由于風(fēng)電結(jié)構(gòu)在海床以上的高度是打入海床基礎(chǔ)部分的2倍以上,所以在垂直度沒有達(dá)到要求的前提下,結(jié)構(gòu)的偏心荷載時非常大的,加上基礎(chǔ)土擾動造成的約束力損失,一旦有強(qiáng)力的風(fēng)載荷作用,其傾倒的風(fēng)險特別大。
所以,在現(xiàn)有的工程科學(xué)技術(shù)條件下,海上風(fēng)電場單樁基礎(chǔ)垂直度控制方法和力學(xué)理論應(yīng)參照歐洲國家成熟的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計與工程案例,一個好的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法應(yīng)該是經(jīng)過慎重考量的,而且遠(yuǎn)景壽命也是經(jīng)得住時間檢驗的。