循環(huán)荷載下海上風電單樁基礎水平承載性能退化研究.pdf

1、海上風電潛能巨大，是國家未來能源戰(zhàn)略核心。海上風電單樁基礎長期承受風力、波浪、潮流等水平荷載，其水平承載力逐漸退化，累計變形增大，影響風機正常工作，使用壽命變短。如何正確的分析長期低頻循環(huán)荷載下的海上風電單樁基礎穩(wěn)定性成為設計時面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。所以，研究海上風電單樁基礎長期水平循環(huán)荷載作用下的承載性能的退化規(guī)律尤為重要。本論文針對上述問題，開展了室內(nèi)模型試驗，結(jié)合p-y曲線理論分析研究了單樁承載性能退化及變形規(guī)律，具體研究工作如下:

2、r>　　(1)通過室內(nèi)水槽模擬黃河三角洲快速沉積環(huán)境，并進行黃河三角洲快速沉積粉土層中單樁水平承載特性模型試驗，獲得樁身彎矩、位移，以此得到快速沉積環(huán)境下飽和粉土中的p-y曲線模型，與API法p-y曲線相比發(fā)現(xiàn)淺層土極限土抗力要大，深層極限土抗力則介于黏土與砂土之間。討論了不同成樁方式對p-y曲線的影響，貫入樁p-y曲線與預埋樁p-y曲線相比具有較小的初始剛度以及較大的極限土抗力;同時貫入樁對淺層土極限土抗力的影響更為顯著。
　　

3、(2)通過室內(nèi)模型試驗探討了不同荷載幅值不同荷載頻率的水平循環(huán)加載下單樁基礎的累計位移的變化規(guī)律。樁身位移的發(fā)展在前期循環(huán)加載時發(fā)展較快，在后期逐漸趨于穩(wěn)定。循環(huán)幅值越大，樁頂位移越難以達到穩(wěn)定;頻率越低，樁項位移越大。
　　(3)由循環(huán)加載實驗結(jié)果給出了土抗力隨循環(huán)次數(shù)的半對數(shù)退化模型，并給出了退化指數(shù)與累計應變的關系曲線;土抗力的退化與累計塑性應變值有關，累計應變大于0.02是才會衰減;小幅值加載條件下初始地基反力模量幾乎不衰

4、減，保持穩(wěn)定，但是隨頻率的降低，初始地基反力模量也逐漸變小。
　　(4)循環(huán)荷載作用下初始地基反力模量及極限土抗力都會發(fā)生衰減，循環(huán)荷載對極限土抗力的退化的影響不是很大，因為循環(huán)荷載作用下樁周擾動區(qū)土體弱化但更大范圍上土體依然能夠提供足夠的土抗力，而樁周土體的弱化引起的初始剛度衰減幅度很大，即產(chǎn)生較小的土抗力卻發(fā)生較大的土體位移，需要引起足夠重視。
　　(5)基于本文推導的土抗力退化模型及其他學者的研究成果，將累計塑性應變與