岩石锚杆在风机基础中的应用研究

发布时间：2017-09-27 09:07

  本文关键词：岩石锚杆在风机基础中的应用研究

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【摘要】：近年来,随着传统能源的匮乏及其所带来的环境问题的日益严重,可再生绿色清洁能源越来越受到人们的重视,其中,绿色可再生能源之一风能被广泛运用到生产生活中,随之而来的风力发电也成为当今发电的主要来源之一。而为其选取合理的基础形式也就成了决定投资造价的主要因素。因此,本文对岩石锚杆风机基础(将锚筋植入到岩石地基中,并通过合理的材料将其粘结形成整体基础)展开研究。通过对岩石锚杆基础的抗拔机理研究,详细阐述了岩石锚杆基础的受力原理、破坏机理及位移变形等,以UPC山东肥城刘台49.5MW风电场项目岩石锚杆基础设计为依托,通过4组锚固长度的现场岩石锚杆抗拔试验,合理选取设计参数,为工程设计提供依据。本文正是在总结前人经验和研究成果的基础上,利用大型数值仿真软件ABAQUS,采用有限元原理对岩石锚杆基础建模分析,并通过与现场抗拔试验对比,分析单锚与群锚的应力应变及群锚效应。并据此改变参数,分析参数变化对基础承载特性的影响。主要包括以下几方面的内容:(1)风机岩石锚杆基础抗拔机理研究。通过对风机岩石锚杆基础的力学传递形式、承载力、破坏形式及锚杆位移变形分析,研究其工作原理及锚固机理。(2)通过现场试验研究锚杆直径、锚固深度、岩石物理力学性质对锚杆抗拔承载力的影响,通过现场实测数据,得出锚杆锚固段位移随拉拔力变化曲线,以及钢筋计曲线,对其进行分析并据此确定风机基础锚杆参数。(3)利用ABAQUS有限元计算软件对风机岩石锚杆基础进行数值模拟。通过对比分析研究风机岩石锚杆基础整体及单根岩石锚杆的应力应变、位移变形等,对比群锚与单锚的应力应变曲线,分析群锚效应的影响。并改变锚杆直径及锚杆根数,根据风机岩石锚杆基础模型,保证其他参数不变,采用变量控制法分析参数改变对地基承载力的影响。本文的研究对风机基础形式选择以及岩石锚杆参数的选取有一定的指导和参考作用。
【关键词】：风机基础 岩石锚杆 数值模拟 抗拔试验 极限承载力
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要3-4
• abstract4-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 选题背景及意义9-12
• 1.1.1 选题背景9-11
• 1.1.2 研究意义11-12
• 1.2 研究现状12-15
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13-15
• 1.3 研究内容15-16
• 1.4 技术路线16-17
• 1.5 小结17-18
• 第二章 岩石锚杆的抗拔机理18-26
• 2.1 概述18
• 2.2 风机基础形式简介18-19
• 2.3 岩石锚杆选型的基本原则19
• 2.4 岩石锚杆抗拔机理分析19-22
• 2.5 岩石锚杆风机基础工程应用举例22-26
• 第三章 风机岩石锚杆抗拔试验数值模拟26-36
• 3.1 概述26
• 3.2 ABAQUS简介26-28
• 3.2.1 ABAQUS简介26-27
• 3.2.2 ABAQUS在岩土工程中应用的优势27-28
• 3.3 模型设计28-29
• 3.3.1 本构模型28
• 3.3.2 屈服准则28-29
• 3.4 单根锚杆抗拔数值模拟29-36
• 3.4.1 模型建立29-30
• 3.4.2 材料定义30-31
• 3.4.3 连接关系31-32
• 3.4.4 岩石锚杆基础分析步32-34
• 3.4.5 网格划分34-36
• 第四章 风机岩石锚杆现场抗拔试验的验证36-61
• 4.1 概述36
• 4.2 场地工程地质条件36-38
• 4.2.1 地形地貌及地层岩性36-38
• 4.2.2 其他地质条件38
• 4.3 实验目的和要求38-39
• 4.4 风机岩石锚杆试验设计39-41
• 4.4.1 试验工作量设计39
• 4.4.2 实验参数设计39-40
• 4.4.3 施工方法40-41
• 4.5 岩石锚杆试验实施41-44
• 4.5.1 岩石锚杆竖向静力抗拔试验41-43
• 4.5.2 锚杆内力试验43-44
• 4.6 实验结果与分析44-57
• 4.6.1 试验现象44-46
• 4.6.2 实验结果分析46-57
• 4.7 单根锚杆有限元模拟与现场抗拔试验结果对比分析57-60
• 4.7.1 锚杆轴力对比分析57-58
• 4.7.2 锚杆应力云图分析58-59
• 4.7.3 刚度曲线的对比59-60
• 4.8 小结60-61
• 第五章 风机岩石锚杆基础数值模拟分析61-68
• 5.1 概述61
• 5.2 风机岩石锚杆基础模型设计61-63
• 5.2.1 模型设计与材料定义61-62
• 5.2.2 接触属性62
• 5.2.3 荷载62-63
• 5.3 风机锚杆基础受力分析63-66
• 5.3.1 风机锚杆基础中各锚杆受力计算63-65
• 5.3.2 风机锚杆基础整体受力分析65-66
• 5.3.3 风机锚杆基础抗拔稳定性66
• 5.4 风机锚杆基础位移分析66-67
• 5.5 小结67-68
• 第六章 结论与展望68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-75
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文75

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本文编号：928801