水平荷載作用下鰭樁的承載力性能分析.pdf

1、隨著經濟技術的高速發(fā)展，資源短缺和環(huán)境問題日益突顯，如何高效的利用有限的資源和空間成為人們關注的焦點，對于建筑工程師們，這樣的問題同樣被他們所思考。現在，建筑高度不斷增加，結構設計師對于建筑地基基礎提出了更高的要求，樁基礎由于其優(yōu)異的承載性能被建筑業(yè)廣泛應用。近年來，近海風電產業(yè)迅速崛起，由于海上風電場復雜的環(huán)境因素使得單樁的建設條件和荷載條件更加復雜，對于樁基礎設計的研究重點也從豎向承載力的控制過渡到有效控制樁基礎的水平位移，為了有效

2、的抵抗水平推力，采用在樁側加鰭片的方法，即“鰭樁”。作為海上風電的新型樁基礎，其自重輕，構造簡單，且樁側鰭片能夠明顯提高其水平承載能力，因此鰭樁具有重要的推廣和發(fā)展的意義。
　　針對海上風機樁基礎的受力特性，有必要對水平荷載作用下大直徑薄壁鋼管鰭樁結構進行深入而系統(tǒng)的理論分析和數值分析的研究，將為我國近海風電場的基礎結構設計提供理論依據和技術儲備。為此本文運用大型有限元軟件ANSYS對水平荷載作用下鰭樁的承載力特性進行了比較深入的

3、研究。本文主要從幾個方面進行研究:
　　(1)基于大型通用有限元軟件ANSYS，土體采用服從Drucker-Prager屈服準則的完全彈塑性本構模型，樁體和鰭片用殼單元模擬來代替實體樁，通過建立一個系統(tǒng)的3D有限元模型，對受到水平荷載作用的鰭樁基礎進行分析。
　　(2)文章分析了在極限荷載作用下鰭樁（單樁）的P-Y曲線變化（荷載—樁頂位移曲線），考慮了鰭長，鰭寬，樁長和樁徑，以及鰭片位置和加載方向等多組變動參數對于鰭樁水平承

4、載能力的影響。并同時探討了在不同水平荷載作用下，土體彈性模量，土體泊松比，土體摩擦角，土體粘聚力等影響因素下，鰭樁和裸樁沿著樁身的位移和彎矩分布規(guī)律。得出了鰭樁相較于裸樁在抵抗水平承載力方向上有顯著提高，并且不同的影響因素對于鰭樁水平荷載能力影響的程度大小不同，其中鰭長對于其影響程度較大。
　　(3)由于在實際工程中，海上風電基礎一般都是以群樁的形式出現的，因此文章還分析了1×2群樁結構體系在水平荷載作用下的受力機理，重點對比了樁