郝二通，王未，王铭

（1.北京万源工业有限公司，北京 100176；2.中国运载火箭技术研究院 国际业务部，北京 100076）

相比于陆上风电场，海上风电场具有高风速、低风切变、低湍流强度、可利用空间大、噪声污染小及视觉干扰小等优点[1-2]。2019年，全球海上风电新增装机量占比由2018年的8.77%提高到10.12%，其中中国由2018年的7.83%提高到9.16%。截至2019年底，全球海上风电累计装机量占比由2018年的3.89%提高到 4.48%，其中中国由 2018年的 2.17%提高到2.89%[3]，这一比值上升趋势较为明显。目前，海上风电固定式基础[4]型式包括单桩基础、三脚架基础、导管架基础、高桩承台基础等[5]。从当前已建风场统计数据来看，陆上风电的基础成本约占到5%~10%，而海上风电基础成本则占到 15%~25%，占比明显更高。基础作为海上风电的重要支撑结构，其服役期内遭遇的环境荷载更为复杂。船舶碰撞荷载作为破坏性极大的偶然荷载之一，对基础的破坏和机组的正常运行有重要影响，因此，海上风电机组基础设计时全面考虑基础的抗撞性能尤为重要。

李艳贞等[6-8]考虑了船舶与海上风电导管架基础碰撞时的速度和角度，重点分析了基础的损伤程度，包括撞击力和撞击深度的关系。Biehl[9]分析了海上风电单桩基础、不同类型导管架基础在遭遇大型船舶侧面撞击时，基础结构在强度、稳定性方面的变化。

文中采用LS-DYNA软件对单桩基础和三脚架基础遭遇船舶碰撞的过程建立了模型，通过分析基础受损程度和机组动力响应，开展了两类基础的抗撞性能研究。

1 碰撞分析基本理论

海上风电机组基础遭遇船舶的碰撞属于结构动力学中的非线性问题[10]：