基于监测数据和拟静力方法的海上风机地震动力响应分析∗

海上风机服役环境恶劣，我国大量海上风电项目紧邻东南沿海地震带和环太平洋地震带，地震活动频繁，严重威胁海上风机安全。我国近海地质条件复杂，既有深厚覆盖层软弱土海床，同时存在大范围浅覆盖层地质区域， 属于抗震不利工程地质条件，海上风机的地震响应是工程及学术界研究的热点。依托国内某风电场项目，利用地震激励下单桩基础风机监测数据和拟静力分析对海上风机地震动力响应进行了分析。首先利用数据驱动的随机子空间方法（Data?SSI）识别风机的频率、阻尼和振型；然后分析了风机不同测点加速度响应、频谱特性，同时采用小波变换，分析各测点响应的时频变化；最后采用拟静力计算方法，分析上部结构惯性力作用下，塔筒和单桩基础的响应情况，计算了上部结构惯性力作用下风机塔筒和基础的响应情况。结果表明，风机塔筒部分的最大加速度出现在塔筒中部，地震作用下风机体系的高阶模态可能更加显著；时频谱结果表明地震作用下，风机振动并非以一阶振型为主，风机顶端的频率变化比较复杂；风机水平变形及塔筒应力满足规范要求。分析结果可为评估海上风机安全提供参考，具有工程应用意义。