基于ABAQUS的风机单桩基础及公路路基累积位移分析

发布时间：2019-11-12 15:45

【摘要】：海上风机单桩基础在其正常工作年限中,将承受来自风、波浪、风暴潮等环境荷载的作用,当桩身转角超过0.5°时,可能造成风机无法正常运行。现阶段的研究主要集中在通过理论分析和试验来研究单桩基础在长期循环荷载下的侧向位移,而对诸如短期风暴潮等极端环境荷载作用下桩的侧向变形研究甚少。数值模拟研究桩基在短期循环荷载作用下侧向变形的重要手段,它可避免室内模型试验中桩的刚度过小、现场试验的高昂代价,同时克服p-y曲线法无法考虑复杂影响因素的缺点,正被越来越多的研究者采用。而数值模拟中的主要问题是采用合适的本构模型。PZ模型是边界面模型的显式表达式,有明确的弹／塑性应变、弹/塑性模量、加载方向、塑性流动方向计算公式,便于进行程序的编写,且考虑了循环荷载、加卸载的不同、应力历史、密实度、应变累计等因素对当前土的特性的影响,适用于砂土的动力分析。本文以ABAQUS及其二次开发为平台,将PZ模型利用FORTRAN语言编译成UMAT子程序,应用于单桩基础侧向位移分析中。研究了单桩基础在短期水平循环荷载作用下桩的侧向位移发展规律、桩周土体中孔隙水压力的分布及其影响因素,如循环次数、桩径、嵌入深度、荷载频率、荷载幅值,并得到了一些规律性的结论。 此外,公路、铁路、飞机跑道等在使用年限内将承受交通荷载长期作用,路面出现累积沉降,严重者将影响道路的正常运营。考虑到计算量和工程实用性,对于长期循环荷载作用下的路基沉降计算问题,本文采用经验公式法与分层综合法相结合进行分析。但在进行土体偏应力计算中,采用ABAQUS进行数值计算。对于长三角地区,地基多为饱和软粘土,且在长期循环荷载作用下,其强度和刚度发生衰减,导致土体出现塑性变形,引起路面沉降。本文基于已有的饱和软土循环三轴试验数据,提出考虑孔压累积的饱和软粘土修正刚度衰减模型,包含了循环次数、偏应力、频率、门槛循环应力比的影响。将修正刚度衰减模型与工程实用的分层总和法相结合,对公路长期沉降进行了预测。
【图文】：

础的形式主要有单柱基础、重力式基础、三脚架基础、导管架基础、吸力桶形基础、浮动平台基础（如图1.1)(杨超，2008;黄维平，2009)。/ I. W \ / I \ixhv- ⑷ P i ‘ m ‘ 神广二、、/ 、/T、/1、、-、 卜"Z矣，厂\图1.1海上风机的基础形式a.单桩基础b.重力式基础C.三脚架基础d.负压桶基础（多桶）e.负压桶基础（单桶）f.浮动平台基础I

浙江大学硕士学位论文 绪论单桩基础（图1.2)因其结构简单而得到广泛应用，从1990年到2011年6月，世界范围内共建设了 49座海上风电场，，其中使用单桩基础的有26座。单桩基础的优点决定了其在海上风机基础中的主导地位，而且随着各国海上风电场的不断建造，单桩基础仍具有很大的优越性。海上风电机组的桩基础在其正常工作的年限中，将承受来自波浪、强风荷载、冲击等水平荷载的作用。这些循环荷载将造成桩基础的永久侧向变形。当桩身转角超过0.5°，可能造成风力发电机无法正常运作（郭玉j9等，2009)。因此
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU476;U416.1

【引证文献】

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本文编号：2559838