整個設(shè)計創(chuàng)新與優(yōu)化基本總結(jié)了三塊，第一是結(jié)構(gòu)體系創(chuàng)新，根據(jù)風(fēng)電特點開發(fā)新的基礎(chǔ)形勢和工藝，這是屬于大膽假設(shè)。第二是理論方法創(chuàng)新，通過理論方法創(chuàng)新突破共性的科學(xué)問題技術(shù)瓶頸，論證前面說的工藝是不是可行。第三是設(shè)計手段的創(chuàng)新，現(xiàn)在整個設(shè)計工具還是要通過一些精細(xì)化先進(jìn)的設(shè)計工具把整個設(shè)計油水?dāng)D掉。
結(jié)構(gòu)體系的創(chuàng)新，整個結(jié)構(gòu)體系的創(chuàng)新就是整個新型基礎(chǔ)的開發(fā)，國內(nèi)經(jīng)過了十多年的發(fā)展整個基礎(chǔ)類型創(chuàng)新非常多，有八類，直接打入式樁，這個大家比較熟悉，江蘇、上海用了很多大直徑直接打入的單樁，這個非常簡單，這種以后越來越少。最近幾年幾個熱點的問題是針對福建、廣東、遼寧這種淺覆蓋層，淺覆蓋層是土非常伯、巖面非常高，嵌巖樁是難點，最近提出大直徑嵌巖單樁和群樁嵌巖。還有就是群樁嵌巖，這借鑒了國內(nèi)海洋工程的方法，也提出直樁和斜樁，這在一些項目已經(jīng)有過成功的應(yīng)用了。即使在嵌巖樁上做了這么多工程實踐結(jié)果還是有點令人沮喪的，在降本增效的前提下潛入巖樁遇到一些問題，整個大直徑嵌巖樁非常稀缺，還有就是很難把里面孤石剝離清楚，如果一旦遇到孤石導(dǎo)致我的鋼筒卷邊就非常麻煩，遇到這種情況下我們原則就是巖石惹不起我們就躲開它。在這種背景下我們提出了結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，避開巖石提出了淺基礎(chǔ)，吸力筒基礎(chǔ)，在三峽的響水先用了兩臺后面又用了十幾臺，復(fù)合筒基礎(chǔ)有非常廣的應(yīng)用。針對這個背景現(xiàn)在建設(shè)區(qū)往深水區(qū)發(fā)展，在復(fù)合筒的基礎(chǔ)上針對整個深水條件進(jìn)行了改進(jìn)提出了單柱吸力筒，把傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)改成鋼結(jié)構(gòu)，減少波浪載核，還有就是想把整個成本降下來，這個吸力筒目前在三峽廣東陽江里面我們正在進(jìn)行三到五臺的應(yīng)用，從近期投標(biāo)報價結(jié)果來講這種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)有非常明顯經(jīng)濟性的優(yōu)勢。還有就是吸力筒導(dǎo)管架，水深再深一點單樁無法承受就換成這種導(dǎo)管架，這個在三峽長樂和廣東陽江在進(jìn)行一些規(guī)模化的應(yīng)用。還有就是重力式基礎(chǔ)，鋼材漲價、鋼結(jié)構(gòu)單價加工漲價也非常厲害，還是回到我們非常擅長的混凝土結(jié)構(gòu)，用混凝土預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)取代鋼結(jié)構(gòu)做重力式的基礎(chǔ)，國內(nèi)第一個在三峽汕頭做的，整個做下來承載力能夠提升1.5倍，通過砂漿的處理方法可以把承載力提高。還有就是復(fù)合單樁基礎(chǔ)，這是非常明顯的創(chuàng)新，單樁施工非常簡單，所有建設(shè)單位都有單樁的情節(jié)，能夠用單樁就不用其他的，遇到非常特殊的條件單樁還是有一些余量需要優(yōu)化，我們通過加固淺部的主體，在淺部增加吸力筒，用復(fù)合承載結(jié)構(gòu)把單樁優(yōu)勢進(jìn)一步發(fā)揮出來，這里面有兩個，一個是單樁摩擦盼一個是單樁摩擦盤筒式復(fù)合基礎(chǔ)，這個在廣東陽江最近在做一些工程應(yīng)用示范。整個基礎(chǔ)厚注漿工藝，這個在海上第一次用是在福建興化海灣這么好底下傘體狀、碎裂狀如果不充分應(yīng)用有點浪費，我們提出了厚注漿，用非常小的成本獲得非常好的收益，這是厚注漿的實驗結(jié)果，整個承載力壓漿前后提高了1.5倍到2倍，技術(shù)經(jīng)濟的優(yōu)勢還是非常明顯的，我們做了有益的嘗試。還有就是抗冰錐，北方冰載荷成為控制性載荷成為控制的關(guān)鍵，這種情況下必須要有很有效的抗冰措施，抗冰節(jié)奏海洋用了很多，回到風(fēng)電整個創(chuàng)新是不夠的，需要結(jié)合我們的特點來做，我們現(xiàn)在單樁基本上用了取消過渡段的，意味著如果用傳統(tǒng)的海油方式抗冰錐打樁會掉了，我們通過后期灌漿鎖住抗冰錐，從監(jiān)測結(jié)果來看整個冰載荷被有效的降低了。深遠(yuǎn)海飄浮式，這是最近研究的熱點，對于中國來講國內(nèi)大陸架有一個特點是比較平緩，基本上國內(nèi)出去100公里水深不會超過50米，所以這種水深條件下目前國外已經(jīng)獲得成熟應(yīng)用飄浮式風(fēng)電應(yīng)用體系直接移植過來是有問題的，如果再國內(nèi)30米到50米水深要發(fā)展飄浮式風(fēng)電跟固定式風(fēng)電在經(jīng)濟上有可比性一定一定要有重大技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)，上海院在2016年到2018年之間承擔(dān)了中國最早的兩個飄浮式風(fēng)電項目，就是上海的深遠(yuǎn)海和陽江，飄浮風(fēng)電能不能把成本降下來我們做了三年非常深入的探索，我們也做了半潛式、張力嘴方案，最近國外有幾個新的設(shè)計觀念值得我們關(guān)注，左上角黃色是法國的項目是鐘擺式的，底下的是瑞士的用混凝土鋼結(jié)構(gòu)，這幾種方案根據(jù)我們初步判斷在淺水區(qū)是最有可能具有明顯經(jīng)濟性的優(yōu)勢，我們最近也對這幾種方案進(jìn)行剖析。
解決海上風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)的科學(xué)問題和技術(shù)平靜，設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、一體化設(shè)計、承載力技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。整個設(shè)計創(chuàng)新最終的源頭是用標(biāo)準(zhǔn)約束的，國內(nèi)最近兩年出臺了一些系統(tǒng)的規(guī)范，我本人也是這些規(guī)范主要的編制人員，我覺得我們這個規(guī)范目前最大的問題是頂層設(shè)計缺失，所有規(guī)程規(guī)范體系頂層是可靠度標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)規(guī)范編制的時候出了很多底層的標(biāo)準(zhǔn)，頂層標(biāo)準(zhǔn)缺失，各種規(guī)范組合起來是偏危險的還是偏安全的我們沒有進(jìn)行定性可靠度的校核，源頭上來講如果在源頭上把可靠度校核清楚把規(guī)程規(guī)范搞清楚，我們現(xiàn)在海洋平臺不一樣，海洋平臺一出事造成的環(huán)境風(fēng)險是不可估量的，我們要在底層做校核。
一體化設(shè)計大家講的非常多了，具體的好處和壞處我今天不展開講了，整個一體化設(shè)計里面大家一直覺得為什么一體化設(shè)計比分離式設(shè)計節(jié)省工程量？我直觀的判斷是一體化設(shè)計里面對于整個風(fēng)浪流的載荷有一個非常合理的疊加，不像我們整個的分離式的剝離開來，這幾年談的很多，但是至今為止沒有看到具體的案例，給大家展示一下我們針對福建深遠(yuǎn)海我們做了一個實實在在整個工程案例的剖析。這一塊我們拿了福建的水深43米用5兆瓦的風(fēng)機，這里用的是實際工程載荷做了一體化和分離式的對標(biāo)，我們用的是6.1工況，臺風(fēng)來的時候風(fēng)場和波浪場做了模擬，第一步大家非常關(guān)注的是降載，設(shè)計優(yōu)化把載核降下來是最關(guān)鍵的，風(fēng)的浪耦合一體化我們做了三種情況，左邊的是風(fēng)載，中間是風(fēng)浪耦合，右邊是浪疊加，整個載荷只有21.6萬千流，可以降低13.4%，降載是非常有效的。整個阻尼比塔底載荷的影響，現(xiàn)在阻尼比是降本增效的一個重要指標(biāo)，右邊這個圖是阻尼比和塔底控制方面的，我們現(xiàn)在整個阻尼比海洋平臺規(guī)范跟目前的建筑規(guī)范里面給的值都是比較大的，基本上都在1%到5%之間，實際上在我們整個目前載荷計算的實踐中取得的值比較低，基本都在5‰，這種情況下確實整個載荷按照新的規(guī)范去取阻尼比降的很大，但是這一塊我們跟廠家也做過很多溝通，現(xiàn)在確實缺乏實測的數(shù)據(jù)有穩(wěn)定的結(jié)論支撐，這一塊是今后我們整個優(yōu)化非常重要的方向，提高阻尼比。一體化以后整個樁的受力降多少，我列了兩個表，第一行是一體化設(shè)計導(dǎo)致樁的軸力，一體化設(shè)計以后最大的一根樁拔力相比整個分離式的基本要降低將近40%，40%整個余量放在投資成本上這個效果是非常可觀的，這是實實在在的數(shù)據(jù)，抗壓樁也是有降低的。還有一塊是應(yīng)力，這也出現(xiàn)了降低，一體化基本降低了31%，通過這個案例展示出來一體化有效，但是我個人覺得目前制約一體化的至少在固定式的技術(shù)制約不是主要的制約，我們機制體制的制約是最重要的。現(xiàn)在整個設(shè)計責(zé)任的分工不明確，設(shè)備廠家負(fù)責(zé)上部載荷，設(shè)計院負(fù)責(zé)下部的，上下壁壘，具備上海院具備一體化的能力，我沒有拿到模型也沒有辦法去做，要有一個有效的機制，這個由業(yè)主牽頭把一體化的機制走下去。要有一體化的設(shè)計能力，不能只具備廠家的載荷，要有融合能力。把機構(gòu)理順了，設(shè)計院能夠從一體化載荷仿真直接提取機構(gòu)的內(nèi)力而不是塔底的內(nèi)力，業(yè)主馬上可以達(dá)到非常力感的優(yōu)化效果，這個需要機制突破。
再有就是我們通過比較高級的方法做設(shè)計優(yōu)化，談一個實在的問題，現(xiàn)在業(yè)主非常關(guān)心單樁，小直徑樁推到大直徑上有沒有效？通過小直徑樁做大直徑是有效的，我們做出分析以后非常吻合。
風(fēng)電一根樁壞了結(jié)構(gòu)不會倒塌，這個觀念上升到理論程度，充分發(fā)揮整體特性提升樁機承載力，通過整體協(xié)同作用可以把整個抗拔承載力提高。
還有一個就是優(yōu)化設(shè)計軟件，我們目前的設(shè)計工具是不具備優(yōu)化功能的，經(jīng)常業(yè)主說設(shè)計院搞幾個方案，只是人為假設(shè)幾個方案做優(yōu)化，并不是全局優(yōu)化，上海院把一些數(shù)學(xué)優(yōu)化方法和風(fēng)電結(jié)合起來，我們開發(fā)了海上風(fēng)電基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計軟件，我們可以進(jìn)行全局的優(yōu)化，比如說給定一個樁長樁徑的范圍給定一些設(shè)計邊界的約束，可以自動搜索出工程量和造價最優(yōu)的方案，這是我們開發(fā)國內(nèi)第一個優(yōu)化設(shè)計軟件，這個主要從整個方法上進(jìn)行創(chuàng)新。
以上是我的分享，謝謝各位。（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）
