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海上风电机组钢管混凝土导管架支撑结构
发布时间: 2025-05-18
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
发明专利,实用新型专利
行业领域：
新能源产业,智能电网产业
成果介绍
我国海上风电机组的导管架支撑结构均采用钢结构，该结构面临的问题主要包括：节点域应力集中与疲劳问题显著；高压应力下易发生局部失稳；用钢量大、造价高。
重庆大学周绪红院士、王宇航教授团队原创发明海上风电机组钢管混凝土导管架支撑结构，其与传统钢结构导管架支撑结构的核心差异在于：在易损节点及连接处填充混凝土提升承载力与抗疲劳性能，并通过优化管壁厚度减少钢材用量，实现降本增效。
针对钢管混凝土导管架支撑结构，团队开展了各类形式的节点在静力和疲劳荷载作用下的试验研究，分析了钢管混凝土空间相贯节点的承载力变化规律及疲劳失效模式，提出了钢管混凝土节点失效判定准则与承载力计算方法。开展了导管架支撑结构地震模拟振动台试验，揭示了地震作用下支撑结构响应规律和损伤机制，对地震频谱特性等参数进行了敏感性分析，提出了海上风电钢管混凝土导管架支撑结构的设计方法。
钢管混凝土导管架支撑结构受力性能优越、成本低、制造工艺简单，将在海上风电工程中产业化应用，为海上风电机组安全稳定运行提供有力保障。
成果亮点
钢管混凝土导管架支撑结构发挥钢与混凝土两种材料各自的优势，与传统钢结构相比，具有以下特点：
1.结构性能优化。在关键传力节点处填充混凝土，改善了传统钢结构导管架支撑结构节点区域的应力集中现象，提升结构整体承载力与抗疲劳性能。
2.稳定性增强。混凝土能有效抑制钢管的局部屈曲变形，改善了传统纯钢塔架在荷载作用下易发生较大塑形变形现象，显著提高导管架支撑结构在复杂载荷下的抗局部失稳能力。
3.结构成本降低。通过优化节点区域处壁厚，能减少20%左右钢材用量，降低建设成本，提升工程焊接质量。
研究团队围绕上述核心技术已形成系列自主知识产权成果，构建了涵盖设计方法、构造优化与性能评估的完整技术体系，为保障我国海上风电支撑结构安全性与经济性提供了理论与技术支撑。
团队介绍
周绪红，中国工程院院士，重庆大学钢结构工程研究中心主任，山区土木工程安全与韧性全国重点实验室主任，牵头获获国家科技进步一等奖1项、何梁何利基金科技进步奖、中国钢结构最高成就奖、日内瓦国际发明展金奖。
王宇航，重庆大学土木工程学院副院长、教授，国家优秀青年科学基金，中国钢结构协会风电结构分会秘书长，主持科研项目50余项，包括国家重点研发计划项目1项、国家自然科学基金项目6项。发表学术论文200余篇，获授权发明专利31项。获重庆市科技进步一等奖（第1完成人）、日内瓦国际发明展金奖（第1完成人）等荣誉奖励。研发了风电机组混合高塔系列化产品，应用于3200余台风电机组；原创发明预应力钢管混凝土格构式塔架并实现首台165级样机工程示范。
程万鹏，博士，开展了钢管混凝土节点在静力和疲劳载荷作用下的试验研究，提出了钢管混凝土节点失效准则与承载能力计算方法。
刘子昂，博士，开展了钢管混凝土导管架支撑结构的整体缩尺振动台试验，提出了钢管混凝土导管架支撑结构的抗震设计方法。
成果资料
产业化落地方案
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