整個設(shè)計創(chuàng)新與優(yōu)化基本總結(jié)了三塊，第一是結(jié)構(gòu)體系創(chuàng)新，根據(jù)風(fēng)電特點開發(fā)新的基礎(chǔ)形勢和工藝，這是屬于大膽假設(shè)。第二是理論方法創(chuàng)新，通過理論方法創(chuàng)新突破共性的科學(xué)問題技術(shù)瓶頸，論證前面說的工藝是不是可行。第三是設(shè)計手段的創(chuàng)新，現(xiàn)在整個設(shè)計工具還是要通過一些精細化先進的設(shè)計工具把整個設(shè)計油水?dāng)D掉。
結(jié)構(gòu)體系的創(chuàng)新，整個結(jié)構(gòu)體系的創(chuàng)新就是整個新型基礎(chǔ)的開發(fā)，國內(nèi)經(jīng)過了十多年的發(fā)展整個基礎(chǔ)類型創(chuàng)新非常多，有八類，直接打入式樁，這個大家比較熟悉，江蘇、上海用了很多大直徑直接打入的單樁，這個非常簡單，這種以后越來越少。最近幾年幾個熱點的問題是針對福建、廣東、遼寧這種淺覆蓋層，淺覆蓋層是土非常伯、巖面非常高，嵌巖樁是難點，最近提出大直徑嵌巖單樁和群樁嵌巖。還有就是群樁嵌巖，這借鑒了國內(nèi)海洋工程的方法，也提出直樁和斜樁，這在一些項目已經(jīng)有過成功的應(yīng)用了。即使在嵌巖樁上做了這么多工程實踐結(jié)果還是有點令人沮喪的，在降本增效的前提下潛入巖樁遇到一些問題，整個大直徑嵌巖樁非常稀缺，還有就是很難把里面孤石剝離清楚，如果一旦遇到孤石導(dǎo)致我的鋼筒卷邊就非常麻煩，遇到這種情況下我們原則就是巖石惹不起我們就躲開它。在這種背景下我們提出了結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，避開巖石提出了淺基礎(chǔ)，吸力筒基礎(chǔ)，在三峽的響水先用了兩臺后面又用了十幾臺，復(fù)合筒基礎(chǔ)有非常廣的應(yīng)用。針對這個背景現(xiàn)在建設(shè)區(qū)往深水區(qū)發(fā)展，在復(fù)合筒的基礎(chǔ)上針對整個深水條件進行了改進提出了單柱吸力筒，把傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)改成鋼結(jié)構(gòu)，減少波浪載核，還有就是想把整個成本降下來，這個吸力筒目前在三峽廣東陽江里面我們正在進行三到五臺的應(yīng)用，從近期投標(biāo)報價結(jié)果來講這種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)有非常明顯經(jīng)濟性的優(yōu)勢。還有就是吸力筒導(dǎo)管架，水深再深一點單樁無法承受就換成這種導(dǎo)管架，這個在三峽長樂和廣東陽江在進行一些規(guī)模化的應(yīng)用。還有就是重力式基礎(chǔ)，鋼材漲價、鋼結(jié)構(gòu)單價加工漲價也非常厲害，還是回到我們非常擅長的混凝土結(jié)構(gòu)，用混凝土預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)取代鋼結(jié)構(gòu)做重力式的基礎(chǔ)，國內(nèi)第一個在三峽汕頭做的，整個做下來承載力能夠提升1.5倍，通過砂漿的處理方法可以把承載力提高。還有就是復(fù)合單樁基礎(chǔ)，這是非常明顯的創(chuàng)新，單樁施工非常簡單，所有建設(shè)單位都有單樁的情節(jié)，能夠用單樁就不用其他的，遇到非常特殊的條件單樁還是有一些余量需要優(yōu)化，我們通過加固淺部的主體，在淺部增加吸力筒，用復(fù)合承載結(jié)構(gòu)把單樁優(yōu)勢進一步發(fā)揮出來，這里面有兩個，一個是單樁摩擦盼一個是單樁摩擦盤筒式復(fù)合基礎(chǔ)，這個在廣東陽江最近在做一些工程應(yīng)用示范。整個基礎(chǔ)厚注漿工藝，這個在海上第一次用是在福建興化海灣這么好底下傘體狀、碎裂狀如果不充分應(yīng)用有點浪費，我們提出了厚注漿，用非常小的成本獲得非常好的收益，這是厚注漿的實驗結(jié)果，整個承載力壓漿前后提高了1.5倍到2倍，技術(shù)經(jīng)濟的優(yōu)勢還是非常明顯的，我們做了有益的嘗試。還有就是抗冰錐，北方冰載荷成為控制性載荷成為控制的關(guān)鍵，這種情況下必須要有很有效的抗冰措施，抗冰節(jié)奏海洋用了很多，回到風(fēng)電整個創(chuàng)新是不夠的，需要結(jié)合我們的特點來做，我們現(xiàn)在單樁基本上用了取消過渡段的，意味著如果用傳統(tǒng)的海油方式抗冰錐打樁會掉了，我們通過后期灌漿鎖住抗冰錐，從監(jiān)測結(jié)果來看整個冰載荷被有效的降低了。深遠海飄浮式，這是最近研究的熱點，對于中國來講國內(nèi)大陸架有一個特點是比較平緩，基本上國內(nèi)出去100公里水深不會超過50米，所以這種水深條件下目前國外已經(jīng)獲得成熟應(yīng)用飄浮式風(fēng)電應(yīng)用體系直接移植過來是有問題的，如果再國內(nèi)30米到50米水深要發(fā)展飄浮式風(fēng)電跟固定式風(fēng)電在經(jīng)濟上有可比性一定一定要有重大技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)，上海院在2016年到2018年之間承擔(dān)了中國最早的兩個飄浮式風(fēng)電項目，就是上海的深遠海和陽江，飄浮風(fēng)電能不能把成本降下來我們做了三年非常深入的探索，我們也做了半潛式、張力嘴方案，最近國外有幾個新的設(shè)計觀念值得我們關(guān)注，左上角黃色是法國的項目是鐘擺式的，底下的是瑞士的用混凝土鋼結(jié)構(gòu)，這幾種方案根據(jù)我們初步判斷在淺水區(qū)是最有可能具有明顯經(jīng)濟性的優(yōu)勢，我們最近也對這幾種方案進行剖析。
解決海上風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)的科學(xué)問題和技術(shù)平靜，設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、一體化設(shè)計、承載力技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。整個設(shè)計創(chuàng)新最終的源頭是用標(biāo)準(zhǔn)約束的，國內(nèi)最近兩年出臺了一些系統(tǒng)的規(guī)范，我本人也是這些規(guī)范主要的編制人員，我覺得我們這個規(guī)范目前最大的問題是頂層設(shè)計缺失，所有規(guī)程規(guī)范體系頂層是可靠度標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)規(guī)范編制的時候出了很多底層的標(biāo)準(zhǔn)，頂層標(biāo)準(zhǔn)缺失，各種規(guī)范組合起來是偏危險的還是偏安全的我們沒有進行定性可靠度的校核，源頭上來講如果在源頭上把可靠度校核清楚把規(guī)程規(guī)范搞清楚，我們現(xiàn)在海洋平臺不一樣，海洋平臺一出事造成的環(huán)境風(fēng)險是不可估量的，我們要在底層做校核。
一體化設(shè)計大家講的非常多了，具體的好處和壞處我今天不展開講了，整個一體化設(shè)計里面大家一直覺得為什么一體化設(shè)計比分離式設(shè)計節(jié)省工程量？我直觀的判斷是一體化設(shè)計里面對于整個風(fēng)浪流的載荷有一個非常合理的疊加，不像我們整個的分離式的剝離開來，這幾年談的很多，但是至今為止沒有看到具體的案例，給大家展示一下我們針對福建深遠海我們做了一個實實在在整個工程案例的剖析。這一塊我們拿了福建的水深43米用5兆瓦的風(fēng)機，這里用的是實際工程載荷做了一體化和分離式的對標(biāo)，我們用的是6.1工況，臺風(fēng)來的時候風(fēng)場和波浪場做了模擬，第一步大家非常關(guān)注的是降載，設(shè)計優(yōu)化把載核降下來是最關(guān)鍵的，風(fēng)的浪耦合一體化我們做了三種情況，左邊的是風(fēng)載，中間是風(fēng)浪耦合，右邊是浪疊加，整個載荷只有21.6萬千流，可以降低13.4%，降載是非常有效的。整個阻尼比塔底載荷的影響，現(xiàn)在阻尼比是降本增效的一個重要指標(biāo)，右邊這個圖是阻尼比和塔底控制方面的，我們現(xiàn)在整個阻尼比海洋平臺規(guī)范跟目前的建筑規(guī)范里面給的值都是比較大的，基本上都在1%到5%之間，實際上在我們整個目前載荷計算的實踐中取得的值比較低，基本都在5‰，這種情況下確實整個載荷按照新的規(guī)范去取阻尼比降的很大，但是這一塊我們跟廠家也做過很多溝通，現(xiàn)在確實缺乏實測的數(shù)據(jù)有穩(wěn)定的結(jié)論支撐，這一塊是今后我們整個優(yōu)化非常重要的方向，提高阻尼比。一體化以后整個樁的受力降多少，我列了兩個表，第一行是一體化設(shè)計導(dǎo)致樁的軸力，一體化設(shè)計以后最大的一根樁拔力相比整個分離式的基本要降低將近40%，40%整個余量放在投資成本上這個效果是非常可觀的，這是實實在在的數(shù)據(jù)，抗壓樁也是有降低的。還有一塊是應(yīng)力，這也出現(xiàn)了降低，一體化基本降低了31%，通過這個案例展示出來一體化有效，但是我個人覺得目前制約一體化的至少在固定式的技術(shù)制約不是主要的制約，我們機制體制的制約是最重要的。現(xiàn)在整個設(shè)計責(zé)任的分工不明確，設(shè)備廠家負(fù)責(zé)上部載荷，設(shè)計院負(fù)責(zé)下部的，上下壁壘，具備上海院具備一體化的能力，我沒有拿到模型也沒有辦法去做，要有一個有效的機制，這個由業(yè)主牽頭把一體化的機制走下去。要有一體化的設(shè)計能力，不能只具備廠家的載荷，要有融合能力。把機構(gòu)理順了，設(shè)計院能夠從一體化載荷仿真直接提取機構(gòu)的內(nèi)力而不是塔底的內(nèi)力，業(yè)主馬上可以達到非常力感的優(yōu)化效果，這個需要機制突破。
再有就是我們通過比較高級的方法做設(shè)計優(yōu)化，談一個實在的問題，現(xiàn)在業(yè)主非常關(guān)心單樁，小直徑樁推到大直徑上有沒有效？通過小直徑樁做大直徑是有效的，我們做出分析以后非常吻合。
風(fēng)電一根樁壞了結(jié)構(gòu)不會倒塌，這個觀念上升到理論程度，充分發(fā)揮整體特性提升樁機承載力，通過整體協(xié)同作用可以把整個抗拔承載力提高。
還有一個就是優(yōu)化設(shè)計軟件，我們目前的設(shè)計工具是不具備優(yōu)化功能的，經(jīng)常業(yè)主說設(shè)計院搞幾個方案，只是人為假設(shè)幾個方案做優(yōu)化，并不是全局優(yōu)化，上海院把一些數(shù)學(xué)優(yōu)化方法和風(fēng)電結(jié)合起來，我們開發(fā)了海上風(fēng)電基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計軟件，我們可以進行全局的優(yōu)化，比如說給定一個樁長樁徑的范圍給定一些設(shè)計邊界的約束，可以自動搜索出工程量和造價最優(yōu)的方案，這是我們開發(fā)國內(nèi)第一個優(yōu)化設(shè)計軟件，這個主要從整個方法上進行創(chuàng)新。
以上是我的分享，謝謝各位。（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）
