近海风机导管架基础水平受荷特性研究

发布时间：2019-03-26 18:18

【摘要】：开发利用近海风能是国家重要的能源战略选择。随着风电场场址水深和风机装机容量的增大,导管架基础的应用越来越广泛。在风、波浪等循环荷载作用下近海风机基础的水平承载力和循环累积变形是基础设计的关键问题,而桩土相互作用是分析和解决上述问题的核心。本文通过开展离心模型试验、现场试验和数值分析,以研究近海风电机组导管架基础的水平受荷特性与桩土相互作用。 中国近海区域广泛存在上软(粘土)下硬(砂土)海床地基。通过开展双层地基中大直径单桩水平受荷离心模型试验与现场试验,验证了此典型地基中单桩受荷离心模型试验的有效性,并对比研究了水平静力与循环荷载下桩土相互作用机理,由此建议了大直径水平受荷桩的双曲正切函数型p-y曲线模型。最后提出了与循环次数和循环应力比相关的循环p-y曲线分析方法。 水平向风、浪、流、地震等作用是导管架基础发生失效破坏的主要原因。针对饱和砂土地基和双层地基(上软下硬),通过开展四桩导管架基础离心模型试验,获得了其在沿边长方向和沿对角线方向水平静力作用下各基桩的内力分配规律、桩土相互作用规律和变形特性。导管架基础沿对角线加载时基桩最易被拔出,各基桩的桩身水平位移相差不大。相同的水平荷载作用下,双层地基中后排桩的竖向位移大于砂土地基,沿对角线加载时砂土地基中前后排桩的桩顶剪力比值和弯矩比值明显要大于双层地基。对于本文桩间距为5.8倍桩径的导管架基础,由于群桩效应和桩身承受上拔力使得后排桩的浅层桩周土反力小于前排桩,砂性土地基中沿边长加载和沿对角线加载时后排桩浅层土p-y曲线分别约为前排桩的60%和40%；对于软粘土层,无论是沿边长加载还是沿对角线加载,后排桩浅层土p-y曲线约为前排桩的75-85%,建议此时不考虑桩基轴力对p-y曲线的影响,而仅考虑群桩效应。 通过开展饱和砂土地基中导管架基础水平循环受荷离心模型试验,沿最不利的对角线方向加载,发现循环荷载使导管架基础发生位移累积,后排桩产生向上的竖向位移后难以回到初始位置,从而使基础发生倾斜。前排桩和后排桩的周围土体发生循环弱化,前排桩周围土体的弱化程度明显大于后排桩。此外,循环荷载使导管架基础的内力分配规律发生改变。 数值分析是研究岩土工程问题的有效手段之一。本文采用SACS软件计算分析了饱和砂土中导管架基础的水平静力与循环受荷特性,并与离心模型试验结果进行对比。采用考虑群桩效应与轴力影响的双曲线型p-y曲线的计算结果与离心模型试验结果吻合较好,而API规范计算出的承载力比实测值大,即偏不安全；采用不考虑群桩效应与轴力影响的双曲线型p-y曲线计算出的承载力比实测值小,即偏保守。分析饱和砂土中导管架基础循环受荷时,API规范循环p-y曲线的预测结果偏不安全。最后提出了导管架基础静力与循环受荷分析方法。基于上述的研究结果,将提出的p-y曲线模型和分析方法用于广东桂山海上风电机组导管架基础计算分析。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU476

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本文编号：2447807