“桩腿桩靴能不能差异化设计，实现平台减重？”
“应该按照传统方法设计桩腿桩靴，毕竟有经验有数据……”
“差异化设计，没有先例，需要大量试验来论证，耗时很长还不一定成功。”
这是中交海峰2500吨自航自升式海上风电安装平台项目内部讨论会上的一幕，项目设计团队正在针对桩腿桩靴是否差异化设计展开讨论。
近年来，海上风机深水化、大型化发展趋势显著，在增加海上风电施工难度的同时，也对风电安装平台提出了更高要求。2500吨自航自升式海上风电安装平台具备运输、打桩、吊装等多种功能，能够满足未来深远海大容量风机一体化的施工作业要求，由振华重工设计建造，且主起重机、升降系统等核心配套设备均为振华重工自主研制。该项目标志着振华重工正式开启大吊重深水桁架绕桩式风电平台设计的新篇章，具有里程碑式的意义。
“平台综合性能在国内处于领先地位，是我国海上风电作业从近海走向深远海的关键利器。”项目总体设计工程师晁世方表示。平台能进行无限区航行，并可同时运载2套15兆瓦风机机组设备；同时具备高超的起重能力，可以满足150米轮毂高度、15兆瓦级大功率海洋风机的安装需求；桩腿为三角桁架式，总长120米，最大作业水深达70米。
桩腿承载着风电安装平台的自重、作业载荷和环境载荷，是平台最重要的承载结构之一。桩靴设置在桩腿底部，具有大尺寸、高承载等特点，能够提高风电安装平台的地质适应性和稳定性。传统设计中，为了保证桩腿桩靴结构的安全，会留取较大的结构冗余度，但过强的结构设计往往带来成本和施工难度的提升，尤其自升式风电平台的重量控制要求极为苛刻。为此，一些团队成员提出桩腿桩靴差异化设计，但随着设计深入，逐渐发现差异化设计会降低桩腿能力，不利于平台举升和某些特殊作业模式。
一时间，差异化设计理念再次受到大家质疑。“桩腿不能动，但穿的靴子还可以试着变一变，创新的过程要胆大心细，不能因为有所顾虑就停滞不前。”项目核心团队逐渐达成共识。工程师们重拾信心，开始研究桩靴差异化设计方案。
桩靴设计的决定工况之一就是平台站立吊重作业时，桩靴受到的垂直载荷达到极值。经过初步计算，平台在站立工作情况下，主吊机所在的桩靴最大垂直载荷相比其他桩靴明显增加。能不能在满足实际能力需要的情况下，进行差异化设计，并且保证相同的设计安全余量呢？一场头脑风暴又开始了。
“给桩腿穿‘靴子’难度不大，但要为桩腿定制合适的‘靴子’就要花很多心思了。”项目结构计算工程师金晶坦言。
“仅仅考虑平台站位情况下桩靴受到的载荷是不够全面的，我们这个平台采用对角压桩，还需要考虑压桩的时候，和主吊机对角的桩靴载荷。”“要考虑地基不平有倾斜的情况下，桩腿桩靴也能保证安全。”“桩腿下放的时候船体晃动，会导致桩靴快要接触泥面的时候产生冲击载荷，这个也要考虑。”大家你一言我一语地讨论着。最后，大家一致认为要拿数据说话，哪怕优化10%的重量也是成效。最终通过详细的计算分析，差异化设计方案可行，桩靴减重效果十分可观。
桩靴差异化设计完成后，桩靴回收孔外板的设计形式成了新的难题。“2500吨风电安装平台设计航速不小于9节，原先的设计在船舶航行时会产生很大阻力。”晁世方说道。项目团队联合外部单位通过流体力学模型分析，认为可以将围井处桩靴回收孔的外板进行封闭优化，来消除台阶和减小开孔面积，尽可能保持围井“死水区”状态，从而有效降低船体阻力，达到目标航速。
桩靴回收孔外板设计优化方案确定后，确保其安全性和可行性成为关键。项目团队马上通过船模试验进行验证。“从船模试验的结果来看，优化设计后，船体阻力可明显减少，达到预期目标。”晁世方兴奋地说。
“我们设计团队每次调整方案和优化设计，都是从用户和公司整体利益角度考虑，宁可设计人员辛苦一点，也要认真对待每一个细节，精益求精。”项目详细设计技术经理张家齐说道。
如今，为2500吨自航自升式海上风电安装平台桩腿私人定制的“靴子”已完成建造安装，待平台交付使用后将大显身手。
