海上風(fēng)機吸力式多桶組合基礎(chǔ)承載力特性研究.pdf

1、風(fēng)力發(fā)電是目前利用風(fēng)能的重要形式，也是多種可再生能源利用技術(shù)中比較成熟的一種。風(fēng)力發(fā)電場分為陸地和海上兩種，其中海上風(fēng)電場憑借其高風(fēng)速、低湍流、高產(chǎn)出等優(yōu)勢，備受世界各國關(guān)注。作為一種新型的深水海上基礎(chǔ)型式，桶形基礎(chǔ)在海上風(fēng)機設(shè)施與建設(shè)中逐漸得到了發(fā)展和應(yīng)用。但目前研究成果主要集中在單桶基礎(chǔ)的穩(wěn)定性分析，對于多桶基礎(chǔ)的承載特性和聯(lián)合工作機理尚缺乏深入研究。由于吸力式桶形基礎(chǔ)在正常工作中，不僅受到上部海洋結(jié)構(gòu)物的巨大自重及其設(shè)備所引起的豎

2、向荷載的長期作用，而且一般往往遭受波浪與地震等引起的水平荷載、力矩荷載的共同作用。因此，鑒于海上風(fēng)機基礎(chǔ)受力特點，有必要針對單調(diào)荷載作用及復(fù)合加載模式下的吸力式多桶組合基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的地基破壞機制及承載力特性，開展深入而系統(tǒng)的理論分析與數(shù)值計算等方面的綜合研究，將為我國海上風(fēng)電場及其他海洋構(gòu)筑物吸力式桶形基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計與建設(shè)提供理論依據(jù)與技術(shù)儲備。為此，本文著重圍繞單調(diào)及復(fù)合加載模式下軟土地基上吸力式多桶組合基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的地基破壞機制及其承載力特

3、性等方面進行了比較深入的研究，論文的主要研究工作包括下列方面： 1.基于大型通用有限元計算軟件ABAQUS平臺，以三桶組合基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為例，建立了均質(zhì)黏土地基上三桶基礎(chǔ)及周圍土體共同作用體系的三維彈塑性總應(yīng)力有限元數(shù)值分析模型，采用位移控制方法，通過系統(tǒng)地有限元計算討論了不同荷載分量單獨作用下三桶基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)地基的承載力特性。針對水平荷載與力矩荷載的不同作用方向，確定了三桶基礎(chǔ)水平和力矩極限承載力的最不利及最有利方向；針對豎向荷載及最不

4、利方向下水平荷載與力矩荷載，結(jié)合桶間距的變化討論了三桶基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的破壞機制；考慮了三桶基礎(chǔ)的兩種不同工況，與相同計算參數(shù)下單桶基礎(chǔ)的極限承載力計算結(jié)果進行對比分析，討論了三桶基礎(chǔ)的聯(lián)合工作機理。通過變動參數(shù)對比計算，討論了單調(diào)加載條件下土的抗剪強度、土的有效容重對吸力式多桶基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)極限承載力的影響。 2.針對多種荷載分量共同作用的復(fù)合加載模式下三桶基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)地基的承載力特性，采用Swipe試驗加載方法與固定位移比法進行了有限元數(shù)值計