考虑土—结构相互作用的近海桩承结构动力分析

发布时间：2017-08-17 19:02

  本文关键词：考虑土—结构相互作用的近海桩承结构动力分析

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【摘要】：随着近海工程的大批量建设,近海结构物在海洋环境荷载以及地震作用下的动力分析逐渐引起工程人员的关注,考虑近海场地上覆淤泥软土层的近海风电基础结构的动力特性分析及动力反应分析成为国际岩土工程界所关注的焦点,近海结构所在场地条件复杂,所受荷载类型较为特殊,明显不同于陆上结构,相关的规范规程暂未成熟,工程及科研人员对该类结构的研究还相对较少,故考虑场地条件以及相关环境荷载作用的结构动力分析有一定的学术意义及工程应用价值。地基基础结构是海上风电的关键技术。高耸建筑结构物的基础对整个建筑的影响举足轻重,海上风机基础结构兼具高耸结构基础、海洋结构工程、动力设备基础以及复杂软土地基四种特性,各种特性的组合增加了海上风电基础的设计难度,加之相对恶劣的海工环境,使得基础结构成为风电投资中的主要成本风险,故而对近海风电塔架基础结构工程的相关研究很有必要。本文以我国江苏省某海上风电项目的实际场地资料及典型桩承结构风机塔架参数为背景,采用有限元数值计算的方法,基于通用有限元软件ADINA平台,建立该项目场地条件下的四桩基础桩承结构三维有限元静动力分析统一模型,进行地震反应分析及风荷载作用下的静力、动力分析,以及结构体系在自重作用下的自重位移场分析。目的为分析研究该结构体系在该项目海况环境条件下的静力受力形态以及在波浪荷载和地震荷载作用下的动力反应规律,验证实际建成的风机塔架结构体系的动力位移的合理性,并为相关设计及规范制定奠定一定的基础。主要研究工作如下:1.基于ADINA通用有限元分析软件,考虑当地实际场地地质条件建立近海四桩基础支撑结构体系三维有限元模型,建立模型过程中利用ADINA的库伦摩擦理论考虑了土-结构的动力相互作用。2.进行四桩基础支撑结构体系在自重作用下的位移场分析,进行初始地应力分析,研究结构体系自重应力场的分布状态。3.接着对近海四桩支撑结构进行地震反应分析,考察在输入相应场地条件的设计地震动作用下,结构体系位移、有效应力等的反应分布规律。4.对近海四桩支撑结构体系进行等效静风荷载作用分析以及简化谐波风荷载作用下的动力分析,考察结构体系在风荷载作用下的静动力响应。综上,本文主要工作为考虑地基土体-结构体系相互作用的自重应力场分析、地震反应分析以及简化动力风荷载作用分析。研究内容基本涵盖了该项目的动力设计分析的受荷载状态。本文以上的工作为相关的已经建成的实际工程结构的力学分析提供了参考,仿真检验了实际建成工程结构在多遇地震动输入作用下的动力安全度,以及静力、动力力学行为。本文工作同时可以为相关结构的分析研究提供分析思路,为相关结构的设计提供参考,并为相关规范的出台奠定一定的基础。
【关键词】：桩承基础 土-结构相互作用 动力分析 近海结构 ADINA
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU473.1;TU435
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-24
• 1.1 研究背景9-14
• 1.2 国内外研究进展14-18
• 1.2.1 国内研究进展14-17
• 1.2.2 国外研究进展17-18
• 1.3 近海风电基础结构体系18-20
• 1.4 海上风电场单项工程施工方案20-23
• 1.5 本论文主要工作23-24
• 第二章 近海桩承结构动力分析基本方法原理24-27
• 2.1 土-结构动力相互作用基本原理24-25
• 2.2 饱和土有效应力分析基本原理25
• 2.3 材料本构模型25-26
• 2.4 ADINA软件结构分析基本功能26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 近海四桩基础桩承结构体系模型建立及自重位移场分析27-34
• 3.1 近海四桩基础支撑体系基本建模参数27-29
• 3.2 四桩基础支撑结构体系在自重作用下的位移场分析29-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第四章 近海四桩基础桩承结构体系地震反应分析34-57
• 4.1 求解设置34-37
• 4.2 桩承结构体系位移反应分析37-47
• 4.3 桩承结构体系有效应力反应分析47-49
• 4.4 桩承结构体系加速度反应分析49-55
• 4.5 地基土体塑性区分布55-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第五章 风荷载作用下近海四桩基础支撑结构动力分析57-63
• 5.1 等效静风荷载作用分析57-58
• 5.2 脉动风荷载的简化58-59
• 5.3 脉动风荷载作用分析59-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第六章 结论与展望63-65
• 6.1 主要结论63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-68
• 致谢68

【参考文献】

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本文编号：690579