離岸風機單柱支承基礎結構於靜態側向作用力下之變形與應力分析

摘要

我國風力發電產業尚處於起步階段，海事工程的施工技術與能量不若歐洲先進國家，且無相關設計建置經驗與技術，相關施工機具亦於建置階段。因此，本研究針對高強度鋼材應用於離岸風機支承結構之適用性進行評估，期能以高強度鋼材施作小管徑之支承結構取代原先的大口徑支承基礎結構。而離岸風機支承結構多為鋼鐵材料，其材料特性影響支承結構行為極大。為掌握離岸風機支承結構於風、浪、潮、流等海洋環境作用力下之行為，本研究以有限元素軟體，針對極限載重條件(ULS)下之單柱離岸風機支承基礎結構進行分析，評估管徑、管壁厚、鋼材對支承結構受力變形反應及結構內應力分佈之影響。本研究應用Patran軟體建立模型幾何形狀，並切割元素網格，以ABAQUS軟體進行有限元素運算。由數值分析結果得知，改變鋼材種類對於支承結構受力變形反應與鋼管內部應力分佈無顯著影響。單樁型式之離岸風機於極限載重條件(ULS)下，採用S355M鋼材施作支承結構已足夠確保支承結構的安全性。若採用S355M、S460M及S690QL1三種鋼材強度製成管徑D=3m、4m及5m之支承結構，其變形量皆可滿足規範對於轉角之要求(θ≦0 5度)。支承結構傾斜角度受管徑、管壁厚及鋼材特性影響，其中以改變管徑大小對支承結構傾斜角度影響最為顯著。經由本研究之分析結果，對於單樁及單柱型式之離岸風機支承結構，採用高強度鋼材並無顯著的優點，其餘形式之離岸風機則須進一步評估。

獎項日期	2014 8月 6
原文	???core.languages.zh_ZH???
監督員	Yu-Shu Kuo (Supervisor)