砂土地基海上风电吸力桶基础长期循环承载特性模型试验研究
发布时间：2023-03-29 03:08
复杂海洋循环荷载条件下砂土地基吸力桶基础的长期循环承载特性是海上风电开发中亟待解决的科学难题,存在诸如长期循环累积变形预测难度大、循环桩-土相互作用复杂以及循环荷载作用对水平单调承载力的影响不清楚等问题。本文通过缩尺模型试验,针对砂土地基吸力桶基础系统全面地开展了上百万次的循环加载试验研究。考虑循环次数、变幅循环荷载顺序、循环荷载参数、循环荷载方向等影响因素,结合理论分析对吸力桶基础的累积转角、运动轨迹演化规律、基础刚度、土体阻尼和循环荷载作用后的水平单调承载力等开展了深入研究,提出了长期循环累积变形预测模型和计算方法,揭示了循环荷载作用下的桩-土相互作用机理,建立了循环荷载作用后吸力桶基础水平单调承载力的计算方法。论文主要研究工作和成果如下:(1)基于砂土剪切刚度与地应力关系和Bolton公式,提出了砂土地基缩尺模型构建方法,为从现场尺度到模型尺度的试验开展提供了理论基础。采用落雨法制得了均匀可重复的饱和砂土地基。通过吸力桶基础安装和水平单调加载试验结果分析,验证了整套试验方法和试验装置的可重复性,实现了海上风电吸力桶基础近似全寿命周期的循环加载试验模拟,验证了该模型试验构建方法的可...
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 吸力桶基础发展及应用概况
1.2.2 吸力桶基础的安装和水平极限承载力
1.2.3 吸力桶基础长期循环累积变形
1.2.4 循环荷载作用下的桩-土相互作用
1.2.5 循环荷载作用后的桩基础水平单调承载力
1.3 问题的提出
1.4 主要研究内容及技术路线
2 吸力桶基础水平加载试验模型设计与方法
2.1 吸力桶基础与砂土地基模型构建方法
2.1.1 吸力桶基础模型与土工槽
2.1.2 砂土地基建模缩尺方法
2.1.3 砂土地基制备与测试
2.2 传感器及数据采集系统
2.2.1 垂直荷载传感器
2.2.2 水平荷载传感器
2.2.3 激光位移传感器
2.2.4 数据采集系统
2.3 吸力桶基础水平加载试验方法
2.3.1 加载系统
2.3.2 循环荷载参数
2.3.3 加载方式
2.3.4 单向和双向水平加载试验
2.3.5 多向水平加载试验
2.3.6 吸力桶基础安装试验结果与分析
2.4 本章小结
3 变幅循环荷载顺序对吸力桶基础累积转角的影响研究
3.1 不规则循环荷载解耦方法与应用
3.1.1 不规则循环荷载解耦方法
3.1.2 解耦方法的应用
3.2 试验方案与基本公式
3.2.1 试验方案
3.2.2 基本公式
3.3 水平单调和循环加载试验结果与讨论
3.3.1 水平单调加载试验结果分析
3.3.2 恒幅循环荷载下滞回曲线分析
3.3.3 恒幅循环荷载下累积转角结果分析
3.3.4 恒幅循环荷载下累积转角计算模型的建立
3.3.5 变幅循环荷载下累积转角结果分析
3.4 变幅循环荷载下累积转角预测模型的建立与验证
3.4.1 Miner累积损伤理论
3.4.2 预测模型的建立
3.4.3 预测结果的验证与分析
3.5 本章小结
4 单向和双向循环荷载作用下吸力桶基础承载特性研究
4.1 试验方案
4.2 长期循环累积变形特性
4.2.1 滞回曲线分析
4.2.2 累积转角结果分析与计算模型的建立
4.3 循环荷载作用下桩-土相互作用特性
4.3.1 吸力桶基础刚度
4.3.2 土体阻尼
4.4 长期循环荷载下累积转角预测模型的建立
4.4.1 参数α和β的计算方法
4.4.2 长期循环累积转角计算方法与预测结果
4.5 本章小结
5 多向循环荷载作用下吸力桶基础承载特性研究
5.1 试验方案与基本公式
5.1.1 试验方案
5.1.2 参数定义与基本公式
5.2 长期循环累积变形特性
5.2.1 滞回曲线分析
5.2.2 运动轨迹演化规律
5.2.3 水平位移方向
5.2.4 累积转角
5.3 循环荷载作用下桩-土相互作用特性
5.3.1 吸力桶基础刚度
5.3.2 土体阻尼
5.4 本章小结
6 循环荷载作用对吸力桶基础水平单调承载力的影响研究
6.1 试验方案
6.2 试验结果与讨论
6.2.1 循环荷载幅值比的影响分析
6.2.2 循环荷载对称比的影响分析
6.2.3 循环次数的影响分析
6.2.4 变幅循环荷载作用顺序的影响分析
6.2.5 循环荷载方向的影响分析
6.3 吸力桶基础循环加载后的水平单调承载力计算方法
6.3.1 归一化的桩基础水平单调承载力经验公式
6.3.2 计算参数的确定
6.3.3 计算方法的验证
6.3.4 案例分析
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
本文编号：3773867
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 吸力桶基础发展及应用概况
1.2.2 吸力桶基础的安装和水平极限承载力
1.2.3 吸力桶基础长期循环累积变形
1.2.4 循环荷载作用下的桩-土相互作用
1.2.5 循环荷载作用后的桩基础水平单调承载力
1.3 问题的提出
1.4 主要研究内容及技术路线
2 吸力桶基础水平加载试验模型设计与方法
2.1 吸力桶基础与砂土地基模型构建方法
2.1.1 吸力桶基础模型与土工槽
2.1.2 砂土地基建模缩尺方法
2.1.3 砂土地基制备与测试
2.2 传感器及数据采集系统
2.2.1 垂直荷载传感器
2.2.2 水平荷载传感器
2.2.3 激光位移传感器
2.2.4 数据采集系统
2.3 吸力桶基础水平加载试验方法
2.3.1 加载系统
2.3.2 循环荷载参数
2.3.3 加载方式
2.3.4 单向和双向水平加载试验
2.3.5 多向水平加载试验
2.3.6 吸力桶基础安装试验结果与分析
2.4 本章小结
3 变幅循环荷载顺序对吸力桶基础累积转角的影响研究
3.1 不规则循环荷载解耦方法与应用
3.1.1 不规则循环荷载解耦方法
3.1.2 解耦方法的应用
3.2 试验方案与基本公式
3.2.1 试验方案
3.2.2 基本公式
3.3 水平单调和循环加载试验结果与讨论
3.3.1 水平单调加载试验结果分析
3.3.2 恒幅循环荷载下滞回曲线分析
3.3.3 恒幅循环荷载下累积转角结果分析
3.3.4 恒幅循环荷载下累积转角计算模型的建立
3.3.5 变幅循环荷载下累积转角结果分析
3.4 变幅循环荷载下累积转角预测模型的建立与验证
3.4.1 Miner累积损伤理论
3.4.2 预测模型的建立
3.4.3 预测结果的验证与分析
3.5 本章小结
4 单向和双向循环荷载作用下吸力桶基础承载特性研究
4.1 试验方案
4.2 长期循环累积变形特性
4.2.1 滞回曲线分析
4.2.2 累积转角结果分析与计算模型的建立
4.3 循环荷载作用下桩-土相互作用特性
4.3.1 吸力桶基础刚度
4.3.2 土体阻尼
4.4 长期循环荷载下累积转角预测模型的建立
4.4.1 参数α和β的计算方法
4.4.2 长期循环累积转角计算方法与预测结果
4.5 本章小结
5 多向循环荷载作用下吸力桶基础承载特性研究
5.1 试验方案与基本公式
5.1.1 试验方案
5.1.2 参数定义与基本公式
5.2 长期循环累积变形特性
5.2.1 滞回曲线分析
5.2.2 运动轨迹演化规律
5.2.3 水平位移方向
5.2.4 累积转角
5.3 循环荷载作用下桩-土相互作用特性
5.3.1 吸力桶基础刚度
5.3.2 土体阻尼
5.4 本章小结
6 循环荷载作用对吸力桶基础水平单调承载力的影响研究
6.1 试验方案
6.2 试验结果与讨论
6.2.1 循环荷载幅值比的影响分析
6.2.2 循环荷载对称比的影响分析
6.2.3 循环次数的影响分析
6.2.4 变幅循环荷载作用顺序的影响分析
6.2.5 循环荷载方向的影响分析
6.3 吸力桶基础循环加载后的水平单调承载力计算方法
6.3.1 归一化的桩基础水平单调承载力经验公式
6.3.2 计算参数的确定
6.3.3 计算方法的验证
6.3.4 案例分析
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
本文编号：3773867
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