漂浮式海上风电结构锚泊系统设计规范

-11-海上风电场工程漂浮式海上风电结构锚泊系统设计规范2.0.1漂浮式基础floatingfou浮于海面、通过系泊系统固定于海床，用于支在漂浮式基础结构与海底基础之间形成连接的2.0.4悬链式系泊系统catenarymoori2.0.5张紧式系泊tau2.0.6半张紧式系泊semi-taut2.0.8万向节universaljoint2.0.19锚机/绞车系统anchorwinch/win2.0.10锚固点anchorattachme3基本规定9度及以上时，锚固基础设计应进行专门2与动态电缆设计相协调，避免系泊索与动态电缆的干涉，控制最大位移不对动3.2.3系泊索设计应满足系泊索式中，Rd(zp)——锚固基础承载力的设计值（N）；(zp)——系泊线在锚固点张力的设计值（N）；RC(zp)——锚固点处沿αp方向的锚固基础承载力（N）；m——锚固基础承载力的安全系数。3.3.2系泊系统应满足在海洋环境条件下安全性4材料和设备4.1.1系泊材料主要包括钢制锚链、钢丝绳4.1.2系泊设备主要包括张紧器、万向节、锚4.1.4系泊设备材料应根据其服役的最低环境温度进行冲击4.2.2系泊材料选用锚链时，应符合钢棒制作偏差、试验方法、检验规则等应符合现行国家标准《系泊2锚链普通链环外形尺寸、制作偏差、加工质量、力学性能以及3锚链普通链环应抽样进行破断试验、所有链环应进行4.2.3系泊材料选用钢丝绳时，应符合2钢丝绳类型、规格、所用材料、制作偏差、最小破断负荷等应4应对钢丝绳接头进行计算复核，其强度和疲劳性能不低于4.2.4系泊材料选用纤维缆时，应符合2纤维缆最小破断强度应包括纤维缆和其上所有端4护套设计应涵盖运输、安装及操作工况，避免纤维缆本体受到外部5纤维缆绳的刚度、破断强度、疲劳性能、防砂能），2现场焊接的管件或杆件。管件应由无缝钢管或焊接钢管预制；4.2.8锚固基础主体结构中承受高约束和板厚方向承受收缩变形及连续拉），4.3.1张紧器应具备系泊索的导缆和锁止进行拉力负荷试验，其各部件在拉力负荷作用下不4.3.4导向槽/导向轮可根据安装过程产生的最大4.3.5张紧器设计应计入腐蚀和海生物附着对其性能产4.3.7万向节应进行转动试验，要求摆动无卡滞、4.3.8万向节转轴设计应确保表面不出现影响其正常使用功能的点蚀或4.3.10万向节出厂前应对所有产品进行拉力负荷测试，产品应能承受系泊4.3.11锚机的类型、功能与操作要求、重要部件的4.3.12导向装置及其支撑结构应能匹配系泊索的4.3.13锚链导向装置应至少具有5个凹槽，宜使用7个凹槽或9个凹槽；钢丝绳导向4.3.14止链/止索器及其支撑结构应能匹配系泊4.4.1系泊附件包括末端链环、加大链环、卸扣、浮子以及4.4.2对于末端链环、加大链环、卸扣等系泊附件，应符合2外形尺寸及制作误差以及最小破3加工质量、力学性能、试验内容及方法、检验规则应4.4.3对于钢制配重块，应符合单个配重块的重量误差在-2%~+3%范围内5如果有配重块的锚链段与海底发生碰撞，2浮子的使用寿命设计年限不低于锚链主体的使用5荷载与荷载组合筑物荷载规范》NB/T11084和《海上风电场工程风电机组基础设计规范》NB/T101055.2.2在计算系泊索所受环境荷载时，宜5.2.3作用在系泊索上的波浪荷载和流荷载可由模型F=PWCD.d.v2（5.2.3）式中：F——系泊索单位长度所受的流荷载（N/m）；PW——海水密度（kg/m3）；CD——拖曳力系数，应按表5.2.3的规定d——系泊索公称直径（m）v——垂直于局部系泊索方向上的水质点速度分量（m/s）系泊索类型横向纵向有档锚链2.6无档锚链2.4多股钢丝绳-无塑料护套单捻绳-有塑料护套单捻绳-纤维缆-5.2.4中浅水深条件下，系泊索设计应计入漂浮式上的海生物种类、厚度、密度等参数宜根据工程场区及周边区域调查资料确定。1海Mgrowth=Dnom+2ΔTgrowth)2__D2nompgrowthμ（5.2.7-1）式中：Mgrowth——海生物干重（kg/m）；wgrowth——海生物湿重（kg/m）；pgrowth——海生物密度（kg/m3pgrowth——海水密度（kg/m3）；Dnom——系泊索等效直径；ΔTgrowth——系泊索表面海生物附着厚度；2考虑海生物附着的系泊拖曳力系数cDgrowth=cD（5.2.7-3）Ffriction=fLwsub（5.2.7-4）式中：Ffriction——海床与系泊索间的摩擦力（NL——系泊索躺底段长度（m）；wsub——系泊索在水下的单位长度重量（N/m）。系泊类型摩擦力系数f静摩擦滑动摩擦锚链0.70纤维缆0.600.25-15-5.2.10锚固基础设计荷载应按照系泊索与其连接处的设计张力值和系泊索埋置段反悬5.2.11对于多台漂浮式基础共享锚固基础或共享系泊索的情况，其设计荷载应进行专5.3.3锚固基础设计应评估触地点与锚固点之间的张力TdZp=TdZD__(ΔRline)d（5.3.3）(ΔRline)d——触地点与锚固点之间的设计系泊线张力损失（N）。5.3.1系泊系统设计应包括完整极限工况6系泊索系统6.1.2系泊索设计应进行数值仿真一体化分析，6.1.3系泊索设计应满足在任何荷载组合工况条件6.2.1系泊索构型设计应包括系泊系统型式、系泊索6.2.3系泊索形态可采用悬链线式6.2.7当系泊索中使用钢丝绳或纤维缆时，应避免钢丝绳6.3.1系泊索的响应分析应包括对漂浮式基础6.3.3系泊索动力分析除需考虑6.3.2所述参数外，还应计入系泊索及其附件受到的惯6.3.4系泊索动力分析可采用频域方Tmax=Tmean+max(TLFmax+TWFSig,TLFSig+TWFmax)（6.3.5）式中：Tmean——由漂浮式基础平均偏移引起的系泊索平均张力（N）；TLFmax——由漂浮式基础低频运动引起的系泊索最大低频张力（NTLFSig——由漂浮式基础低频运动引起的系泊索有义低频张力（N）；TWFmax——由漂浮式基础波频运动引起的系泊索最大波频张力（N）；TWFSig——由漂浮式基础波频运动引起的系泊索有义波频张力（N）。载、流荷载、海生物附着荷载，并宜考虑海冰荷载6.4.6时域一体化分析模型应准确模拟风轮-机舱组件、塔架、漂浮式基础结构、系泊2当缺少详细信息时，选择已有同等或相似类型风轮-机舱组件信息，建立等效模4水动力荷载可不考虑全矩阵二次传递函数，二阶水动力荷载可采用Newman近6.4.11一体化计算的总时长应满足统计可靠性要求。模拟时长与模拟次数应通过敏感性分析确定。对于风荷载占主导的设计工况，模拟时长应不少于10分钟。对于波浪荷6.5.2系泊索强度校核应考虑6.5.3系泊索强度校核可采用张力F（6.5.4）式中：PB——系泊索的最小破断荷载；Tmax——系泊索的最大张力。2系泊索的最大张力应取多个随机种子计算系泊索状态钢材纤维缆准静力分析动力分析准静力分析动力分析完整2.001.67/1.82破断1.431.25/1.43鲁棒性校核//6.5.5采用特征张力法开展系泊索强度校核时，系泊索的最小破断荷载PB应大于特征Td=Tmean.ymean+Tdyn.ydyn（6.5.5）式中：Tmean——系泊索特征平均张力（N-16-Tdyn——系泊索特征动张力（Nymean——特征平均张力对应荷载因子；ydyn——特征动张力对应荷载因子。余式系泊设计，其系泊索的特征张力荷载因子取值应不小于表6.5.5中对应完整工况下系泊索状态特征张力荷载因子ymeanydyn完整破断按照每服役年减小0.2mm~0.4mm直径考虑，其余部分系泊索按照每服役年减小0.1mm~0.2mm直径考虑。考虑磨损和腐蚀作用后系泊索最小破断强度PEQ\*jc3\*hps16\o\al(\s\up4(*),B)应按以下公式PPB（6.5.3）式中：D*——考虑磨损和腐蚀作用后系泊索的直径取6.6.2T-N曲线应根据疲劳试验数据和回归分NRM=K（6.6.1）R——张力幅值范围与系泊线参考破断强度的比值；M、K——通过对疲劳试验数据进行回归分析得到的参数。典型系泊索材料的M、K表6.6.2典型系泊索材料的M和K的取值系泊索材料MK普通有档锚链3.001000-17-普通无档锚链3.00316六股/多股钢丝绳（有腐蚀保护）4.0910(3.20-2.79Lm)螺旋股钢丝绳（有腐蚀保护）5.0510(3.25-3.43Lm)纤维缆5.2025000注：Lm表示钢丝绳平均张力与参考破断强度的比值。6.6.4系泊索的年度累计损伤率D应按照以下D（6.6.4）式中：ni——张力范围i的年度荷载循环次数；Ni——由T-N曲线得到的标准化张力范围i对应的达到疲劳失效经历的循环次6.6.5系泊索的设计疲劳寿命（1/D）应大于现场使用寿命与疲劳安全系数的乘积。不系泊部件位置疲劳安全系数可检测部分3不可检测且关键部分-23-7锚固基础7.1.1锚固基础的类型主要包括吸力锚、拖曳锚、板和疲劳的要求，避免构件产生过大的变形，7.2.2在评估锚固基础承载力时，应根据场地的最不利工如在粘土中循环荷载系数可表示为循环和单调荷载作用下粘土不排水抗剪强度之间的1宜选取计算桶底中心线处产生的倾覆力矩为零时对应的系泊链荷载作用位置，2应考虑安装误差对吸力锚承载力的影响，包括倾斜误3应考虑承载力的安装效应。可用安装效应设定因子进行考虑，如粘土中安装效应设定因子为粘土与外裙边之间界面的剪切强4可考虑服役期间的承载力变化，如粘土固结效应导致的承1应考虑分层土的影响，并应考虑多层土类型以及粘土不同梯度强度变化对板锚2应考虑超固结比的影响，可通过超固结比调整系3承载力在长期维持荷载作用下可考3在确定不同荷载方向上的承载力时，可采7.2.10如重力锚底面增加裙边并嵌入海床，其设计表7.2.11-1拖曳锚安全系数工况安全系数完整极限工况破损极限工况表7.2.11-2吸力锚、桩锚、重力锚和板锚安全系数工况吸力锚、桩锚和重力锚板锚侧向轴向侧向完整极限工况2.02.0破损极限工况7.3.2对于无加强结构的吸力锚，其贯EQ\*jc3\*hps16\o\al(\s\up5(a),u)EQ\*jc3\*hps16\o\al(\s\up5(a),u)）；）；）；）；7.3.3若吸力锚存在加强结构，应考虑加强结可通过假设桶壁和内部加强结构取代的粘土7.3.7拖曳锚安装阻力的评估必须考虑到现场特定的土体条件以及安装过程中潜在阻7.3.8拖曳锚的安装应充分考虑海床土体的分层情况以及海床土体参数的变异性和不7.3.10进行桩锚打桩分析时，宜考虑无土塞和有土塞两种情况，存在土塞效应时，宜7.4.1锚固基础施工需吊装时，应分析起吊7.4.3吸力锚应考虑建造、运输和沉放安7.4.7确定桩锚桩长时应考虑桩体实际入土深度的变7.4.10预应力钢筋混凝土重力锚构造要求可按现行行业标准《海上风电机组重力式基8检验与监测8.Ⅰ.Ⅰ系泊系统设计应提出施工期检验和运行期监测要求，宜根据材料8.Ⅰ.3系泊系统的检验与监测过程不应损坏系泊系统部件。8.2.Ⅰ系泊系统的检验内容应包括8.2.2系泊系统到达安装现场前，应进行运8.2.3系泊系统在施工前，应检验测量系统精度和工作Ⅰ施工完成后，系泊索的水下线型、张紧力、锚链角度应满足设计要求。2施工完成后，掣链器、导向孔/轮、锚机等系泊连接件3系泊索为钢丝绳或纤维缆时，如有外壳保护，施工完成后外壳外Ⅰ吸力锚在施工前应进行锚体气密性检验，宜进行可调平测试；2抓力锚施工前应进行落锚试验评估锚的入土状态；抓力锚现场安装时，应检验4锚固基础在施工后，平面坐标和入土深度偏差应满足设计要求；桩锚、吸力锚8.3.4漂浮式风电基础系泊系统的常规1巡视检查应包括日常巡视检查、年2应对系泊索和绞盘/锚机附近、浪溅区内、与导向装置直接接触和连接3对设有铠装或护套的系泊系泊索，应对铠装和护套的裂缝、撕裂及磨损情况进4当系泊索为钢丝绳或纤维缆时，如有外壳保护，则应进行外观检查；如钢丝绳5系泊系统应力应变监测点应布置在结构应力计算结果较大的区域及结构复杂、6对采用牺牲阳极保护的系泊系统部件，应监测钢结构的阴极保护电位，监测点位置和数量选择应符合现行行业标准《海上风电场工程防腐蚀设计规范》NB/T106268.3.5漂浮式风电基础系泊系统的专项1应根据工程建设环境、系泊系统、工程安全评估等确定专项监测项目和测点布2宜对锚固基础周边、锚固基础到系泊索出泥点路径周边的海床3