隨著國(guó)內(nèi)海上風(fēng)電項(xiàng)目的不斷發(fā)展，海上風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)輸和施工安全受到了越來(lái)越多的關(guān)注。為進(jìn)一步縮短工程建設(shè)周期，提高安裝效率，海上風(fēng)力發(fā)電站采用整體吊裝、一步到位的方式，即將導(dǎo)管架帽、塔筒和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組作為一個(gè)整體進(jìn)行吊裝。因此，風(fēng)電機(jī)組模塊的重心較高，工作船在運(yùn)輸過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)對(duì)塔架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度影響較大，導(dǎo)致塔架結(jié)構(gòu)在運(yùn)輸過(guò)程中處于較高的應(yīng)力水平。鑒于這種情況，運(yùn)輸及吊裝過(guò)程中對(duì)塔架進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)，以確保風(fēng)電機(jī)組塔架和工作船在運(yùn)輸及吊裝過(guò)程中的安全。

塔架應(yīng)力測(cè)量準(zhǔn)備

經(jīng)過(guò)前期理論分析和有限元計(jì)算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要承載結(jié)構(gòu)在動(dòng)靜態(tài)載荷作用下，有三處應(yīng)力水平較為顯著。因此，在三個(gè)截面位置沿塔架內(nèi)壁周向均勻布置應(yīng)變片。每個(gè)截面位置處布置10片應(yīng)變片，間隔角度36°，并分別加以編號(hào)。

應(yīng)變片的三個(gè)位置分別為：

1. 筒體塔架結(jié)構(gòu)底端與導(dǎo)管架帽連接部位（標(biāo)高17米處），此處結(jié)構(gòu)剛度變化很大，另在標(biāo)高16米處，底端支架與塔架整體結(jié)構(gòu)連接處，在這兩個(gè)位置粘貼應(yīng)變片進(jìn)行測(cè)量。

2. 筒體標(biāo)高30.2米處，這是有限元計(jì)算*不利的位置，在船體搖擺作用下，水平慣性力作用產(chǎn)生*大豎向應(yīng)力，在此處粘貼應(yīng)變片進(jìn)行測(cè)量。

3. 頂端法蘭盤底部（標(biāo)高55.5米），與頂端風(fēng)電機(jī)組連接位置，截面*小。在豎向力或者恒定彎矩的作用下，這里的受力*為不利，在此處粘貼應(yīng)變片進(jìn)行測(cè)量。

儀器采用南京聚航科技有限公司的JHDY動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀，全軟件操作。測(cè)試過(guò)程中采集到的應(yīng)變數(shù)據(jù)，通過(guò)軟件控制程序中的計(jì)算程序，將測(cè)點(diǎn)的主應(yīng)力的大小自動(dòng)計(jì)算出來(lái)，形成圖線顯示出來(lái)。由于測(cè)點(diǎn)測(cè)得的應(yīng)變數(shù)據(jù)曲線的變化具有一定的周期性，可以根據(jù)測(cè)試曲線來(lái)大致確定塔架結(jié)構(gòu)的振動(dòng)周期。

應(yīng)力測(cè)量步驟

①　 粘貼應(yīng)變片；在粘貼應(yīng)變片時(shí)，應(yīng)檢查應(yīng)變片是否有折痕，斷絲等缺陷。粘貼全過(guò)程應(yīng)在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成，并避免任何形式的污染物。

②　 接線；應(yīng)變片與連接線焊接在一起后與動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀連接。

③　 設(shè)備調(diào)試；通過(guò)軟件選擇通道號(hào)，等待其穩(wěn)定后按下“調(diào)零”鍵，待穩(wěn)定后測(cè)試。

④　 正式測(cè)試

測(cè)量結(jié)果分析

1. 測(cè)點(diǎn)應(yīng)力值分析。運(yùn)輸過(guò)程持續(xù)48小時(shí)，共取用61個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從每個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)開(kāi)始的10分鐘內(nèi)分析，主應(yīng)力振動(dòng)幅度作為考察船舶動(dòng)態(tài)作用對(duì)塔架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的參量。對(duì)應(yīng)變片測(cè)得的主應(yīng)力值振動(dòng)幅度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，按照時(shí)間先后順序?qū)⒏鲗討?yīng)變片的豎向主應(yīng)力用直線連接起來(lái)。

2. 結(jié)構(gòu)真實(shí)應(yīng)力。塔架結(jié)構(gòu)的真實(shí)應(yīng)力需在測(cè)得應(yīng)力的基礎(chǔ)上加上原有結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的應(yīng)力作用。由于重力對(duì)結(jié)構(gòu)的作用以豎向應(yīng)力為主，且對(duì)結(jié)構(gòu)的作用既有壓應(yīng)力，又有拉應(yīng)力，所以為考察實(shí)際工況中重力對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響，將重力與各個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)得的*大應(yīng)力幅值進(jìn)行。

3. 結(jié)構(gòu)有限元分析。為了便于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與有限元結(jié)果的比較，根據(jù)不同的角加速度，對(duì)結(jié)構(gòu)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析，由于實(shí)測(cè)過(guò)程中船舶橫搖加速度比較小，所以在小范圍內(nèi)對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。

4. 結(jié)構(gòu)自振特性。測(cè)試過(guò)程中的結(jié)構(gòu)測(cè)點(diǎn)應(yīng)力的時(shí)間歷程曲線，也呈現(xiàn)出一些周期變化特征，基本可以判斷出塔架結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和傳播運(yùn)動(dòng)的一些動(dòng)態(tài)特征。