海上风电大直径嵌岩单桩优化设计研究

发布时间：2021-10-09 05:01

　　海上风电资源丰富、风速稳定、节约土地、环境噪声制约小、适合大规模开发,是调整电力结构、减少对化石能源依赖的一项重要措施。我国海上风能资源十分丰富,可开发利用风能储量约为750 GW。至2020年我国规划海上风电并网装机容量达到5000 MW以上,约占全国总发电量的6%。目前,大直径单桩基础（monopiles,直径>3 m）以结构简单、制作与安装便捷、受力条件明确等优势被应用于75%近海风电项目中。国内外针对土质海床中大直径单桩基础的安全设计和分析已有较丰富研究,然而对岩基海床上大直径钢管单桩基础的研究相对较少,对其基础工程特性、承载机理、长期服役性能评价等方面都有待深入和系统的研究。本文以福建东南沿海某海上风电项目嵌岩单桩基础为例,采用室内试验、数值模拟等方法研究复杂荷载下海上风电大直径嵌岩单桩设计优化。本文首先通过岩石室内试验,研究不同风化程度条件下岩样的物理力学特性,探讨岩石刚度随风化程度的折减规律,分析岩石刚度随应变的变化趋势,获得不同风化程度下岩石的强度指标,探究中风化岩石在脆性破坏下的残余强度及变化规律;随后,基于岩石力学特性研究,利用ABAQUS有限元软件的子程序,... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内研究现状
    1.3 研究的方法和路线
2 依托工程场地概况
    2.1 地形地貌
    2.2 区域地质
    2.3 岩土分层及其特征
3 目标场地岩石力学特性室内试验
    3.1 试验试样
        3.1.1 取样地点
        3.1.2 取样及运输
        3.1.3 试样埋深、成分及分类
    3.2 试验系统及操作过程
        3.2.1 岩石三轴流变仪
        3.2.2 MTS815全数字型液压伺服岩石三轴试验机
        3.2.3 GDS应力路径式三轴试验系统
    3.3 试验工况
    3.4 试验结果分析
        3.4.1 应力-应变特性
        3.4.2 刚度随风化程度(深度)折减规律
        3.4.3 刚度随应变变化规律
        3.4.4 不同风化程度岩石强度参数
4 大直径嵌岩单桩数值模拟
    4.1 数值计算理论
        4.1.1 有限单元法
        4.1.2 ABAQUS基本理论
        4.1.3 USDFLD子程序
        4.1.4 UMAT子程序
    4.2 风化程度折减模型及数值计算实现
        4.2.1 风化程度折减模型
        4.2.2 风化程度折减模型数值计算实现
    4.3 基于MC准则的强度折减本构模型及数值计算实现
        4.3.1 基于MC准则的强度折减本构模型
        4.3.2 基于MC准则的强度折减本构模型数值计算实现
        4.3.3 基于MC准则的强度折减本构模型验证
        4.3.4 实例验证
5 大直径嵌岩单桩设计优化数值分析研究
    5.1 嵌岩深度优化研究
        5.1.1 计算工况
        5.1.2 有限元模型
        5.1.3 计算结果分析
    5.2 工程应用及经济效益评价
6 结论和展望
    6.1 结论
    6.2 研究的不足与展望
参考文献
附录



本文编号：3425685