吸力式筒形基础在循环荷载作用下砂土抗液化及承载性能研究
发布时间：2022-01-03 02:26
我国海上风力发电事业正处于蓬勃上升期,筒型基础以其结构简单、承载性好、施工方便等优点吸引各国学者的关注,将其推广应用于海上风电设施的基础结构中必定是日后发展的主流趋势。然而,筒型基础需工作于海床地基中,相比于陆上风机的基础结构,复杂多变的海洋环境对其承载能力及稳定性提出更高的要求。我国东部沿海地带地震多发,近海域土层中的饱和砂土极易出现液化现象。此外,海洋筒型基础除自重、工作荷载外,还要长期承担海流、海浪等环境荷载的循环作用,对筒基承载能力有着不可忽视的影响。因此本文以探寻地震作用和环境荷载对海洋筒型基础承载性能的影响为出发点,依托FLAC 3D建立摩尔库伦和考虑砂土液化的Finn三维弹塑性模型,基于Seed有效应力原理分析地震荷载作用下筒基抗液化性能,同时又采用Swipe加载法研究不同模式的环境荷载循环作用下筒基的承载性能。主要研究内容如下:（1）施加7级人工地震波,观察地震作用下饱和砂土地基中各观测点处孔隙水压力、砂土沉降、应力分布的规律,基于有效应力原理判别海床地基的液化情况,总结筒型基础在地震作用下对饱和砂土抗液化性能的影响机理。筒型基础的侧向环箍效应以及筒顶面均布荷载在海床土...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?２０１１－２０１９年中国风电并网装机容量统计??
吸力式筒形基础在循环荷载作用下砂土抗液化及承载性能研究??第二章筒型基础动力响应分析理论??本文主要研究的是海洋筒型基础在动力荷载作用下的承载性能，因而选取的??土体本构模型必须适用于动力加载条件。在研究地震荷载作用下筒基对饱和砂土??抗液化性能的影响之前，应充分了解砂土液化的本质与机理，并选取合适的液化??判别方法。同样地，在分析循环荷载对筒型基础承载性能的影响之前，应明确筒??基极限承载力如何选取的问题。??２．１?土体动力本构模型??２．１．１动力本构模型的特点??相较于土体处于静力作用状态下的本构模型，动力本构有其独特的循环效应。??当土体需承受循环荷载的反复作用时，动力本构模型可以体现出周期性动应力与??自身应变的对应关系。土体发生的形变量由线性应变和非线性应变组成，线性应??变主要指弹性阶段可恢复的形变量，当土体承受低强度的动荷载时，自身结构未??受到破坏，卸载后形变可恢复初始状态；而非线性应变则主要考虑的是塑性变形??量，土体所承受的动荷载己超过自身弹性变形的范围，产生塑性流动变形，卸载??后形变量不可恢复ｉ５２］［５３］。土体在动荷载影响下的形变特性会随荷载强度及施加??的时间一起变化，首先进入弹性可恢复阶段，当动载强度逐步加大后，再进入塑??性不可逆阶段。??＾ｄ（Ｔｄ）??一－一?？??ａｄｌ（Ｔｄｌ）??Ｉ??图２．１动力本构模型应力应变关系曲线??１０??
为摩尔库伦的偏应力系数，表达式为：??１?７１?１?７１??ｉ？＂，?（Ａ，彡）＝?ｓｉｎ（?Ａ?＋?—）?＋?—?ｃｏｓ（?△?＋?—）?ｔａｎ?０?（２－６）??ｖ３?ｃｏｓ＾?３?３?３??式中：￥为摩尔库伦模型屈服面在平面上的斜角，通常是指内摩擦角；??Ａ为广义剪应力方位角，如公式２－７所示，／？为等效压应力，＾为Ｍｉｓｅｓ等效应力，??ｒ为第三偏应力不变量Ｊ３？??（ｒ?丫??ｃｏｓ（３Ａ）＝?－?（２－７）??＝
【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋工程勘察中评价砂土液化势的方法研究[J]. 佘稳. 工程勘察. 2020(02)
[2]风化砂改良膨胀土的滞回曲线特征对比研究[J]. 庄心善,王俊翔,李凯,王康,胡智. 岩石力学与工程学报. 2019(S2)
[3]几种地震液化判别方法的对比[J]. 郝兵,任志善,李从昀. 岩土工程技术. 2019(05)
[4]基于多孔介质模型的筒型基础渗流场的研究[J]. 张浦阳,许云龙,刘永刚,胡睿奇,丁红岩. 太阳能学报. 2019(09)
[5]风电新能源的发展现状及其并网技术的发展前景研究[J]. 邹璐. 无线互联科技. 2019(17)
[6]中国海陆风电成本研究[J]. 王思聪. 宏观经济研究. 2019(08)
[7]气候变化与我国海洋灾害风险治理探讨[J]. 齐庆华,蔡榕硕,颜秀花. 海洋通报. 2019(04)
[8]强震作用下饱和粉细砂液化振动台试验[J]. 冯忠居,董芸秀,何静斌,刘闯,张福强,李孝雄. 哈尔滨工业大学学报. 2019(09)
[9]循环荷载作用下海上风机桶形基础力学响应数值分析[J]. 范庆来,韩彦青,麻世林,任增乾. 应用基础与工程科学学报. 2019(03)
[10]基于Finn液化本构模型的寒区堤防工程砂土液化数值模拟[J]. 王宏举. 中国水能及电气化. 2019(06)
博士论文
[1]软土地基中桶形基础的承载力研究和优化设计[D]. 张宏祥.吉林大学 2007
硕士论文
[1]筒型基础在地震荷载下土体液化及承载性能研究[D]. 胡彩清.天津大学 2014
本文编号：3565375
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?２０１１－２０１９年中国风电并网装机容量统计??
吸力式筒形基础在循环荷载作用下砂土抗液化及承载性能研究??第二章筒型基础动力响应分析理论??本文主要研究的是海洋筒型基础在动力荷载作用下的承载性能，因而选取的??土体本构模型必须适用于动力加载条件。在研究地震荷载作用下筒基对饱和砂土??抗液化性能的影响之前，应充分了解砂土液化的本质与机理，并选取合适的液化??判别方法。同样地，在分析循环荷载对筒型基础承载性能的影响之前，应明确筒??基极限承载力如何选取的问题。??２．１?土体动力本构模型??２．１．１动力本构模型的特点??相较于土体处于静力作用状态下的本构模型，动力本构有其独特的循环效应。??当土体需承受循环荷载的反复作用时，动力本构模型可以体现出周期性动应力与??自身应变的对应关系。土体发生的形变量由线性应变和非线性应变组成，线性应??变主要指弹性阶段可恢复的形变量，当土体承受低强度的动荷载时，自身结构未??受到破坏，卸载后形变可恢复初始状态；而非线性应变则主要考虑的是塑性变形??量，土体所承受的动荷载己超过自身弹性变形的范围，产生塑性流动变形，卸载??后形变量不可恢复ｉ５２］［５３］。土体在动荷载影响下的形变特性会随荷载强度及施加??的时间一起变化，首先进入弹性可恢复阶段，当动载强度逐步加大后，再进入塑??性不可逆阶段。??＾ｄ（Ｔｄ）??一－一?？??ａｄｌ（Ｔｄｌ）??Ｉ??图２．１动力本构模型应力应变关系曲线??１０??
为摩尔库伦的偏应力系数，表达式为：??１?７１?１?７１??ｉ？＂，?（Ａ，彡）＝?ｓｉｎ（?Ａ?＋?—）?＋?—?ｃｏｓ（?△?＋?—）?ｔａｎ?０?（２－６）??ｖ３?ｃｏｓ＾?３?３?３??式中：￥为摩尔库伦模型屈服面在平面上的斜角，通常是指内摩擦角；??Ａ为广义剪应力方位角，如公式２－７所示，／？为等效压应力，＾为Ｍｉｓｅｓ等效应力，??ｒ为第三偏应力不变量Ｊ３？??（ｒ?丫??ｃｏｓ（３Ａ）＝?－?（２－７）??＝
【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋工程勘察中评价砂土液化势的方法研究[J]. 佘稳. 工程勘察. 2020(02)
[2]风化砂改良膨胀土的滞回曲线特征对比研究[J]. 庄心善,王俊翔,李凯,王康,胡智. 岩石力学与工程学报. 2019(S2)
[3]几种地震液化判别方法的对比[J]. 郝兵,任志善,李从昀. 岩土工程技术. 2019(05)
[4]基于多孔介质模型的筒型基础渗流场的研究[J]. 张浦阳,许云龙,刘永刚,胡睿奇,丁红岩. 太阳能学报. 2019(09)
[5]风电新能源的发展现状及其并网技术的发展前景研究[J]. 邹璐. 无线互联科技. 2019(17)
[6]中国海陆风电成本研究[J]. 王思聪. 宏观经济研究. 2019(08)
[7]气候变化与我国海洋灾害风险治理探讨[J]. 齐庆华,蔡榕硕,颜秀花. 海洋通报. 2019(04)
[8]强震作用下饱和粉细砂液化振动台试验[J]. 冯忠居,董芸秀,何静斌,刘闯,张福强,李孝雄. 哈尔滨工业大学学报. 2019(09)
[9]循环荷载作用下海上风机桶形基础力学响应数值分析[J]. 范庆来,韩彦青,麻世林,任增乾. 应用基础与工程科学学报. 2019(03)
[10]基于Finn液化本构模型的寒区堤防工程砂土液化数值模拟[J]. 王宏举. 中国水能及电气化. 2019(06)
博士论文
[1]软土地基中桶形基础的承载力研究和优化设计[D]. 张宏祥.吉林大学 2007
硕士论文
[1]筒型基础在地震荷载下土体液化及承载性能研究[D]. 胡彩清.天津大学 2014
本文编号：3565375
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/3565375.html
