本文關(guān)鍵詞： 海上風(fēng)電 寬淺式筒型基礎(chǔ) 地基承載力 破壞模式 極限分析 模型試驗　出處：《天津大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：海上風(fēng)電基礎(chǔ)在正常工作狀態(tài)下不僅要承受自重產(chǎn)生的豎向荷載,還承受括波、浪、流等因素引起的水平荷載及由上部發(fā)電機組受風(fēng)力作用產(chǎn)生的巨大的彎矩荷載。大直徑寬淺式筒型基礎(chǔ)作為是一種新型的海上風(fēng)電基礎(chǔ),在能夠有效的承受上述荷載的同時又具有施工方便,建造成本低等優(yōu)點。但因其自身具有較大的直徑,并在基礎(chǔ)邊緣有一定深度的筒壁,使得該型基礎(chǔ)在豎向、水平及彎矩荷載作用下的地基破壞模式不同于圓形淺基礎(chǔ),也不同于相同高徑比的圓形墩式基礎(chǔ)。針對大直徑寬淺式筒型基礎(chǔ)的地基承載力問題進行研究,其主要的研究內(nèi)容及創(chuàng)新性成果如下:(1)針對海上風(fēng)電基礎(chǔ)的受力特點研制了一套基礎(chǔ)三自由度加載裝置。圍繞筒型基礎(chǔ)的地基承載力問題進行了1g條件下的豎直向、水平向及彎矩承載力單向加載試驗,并通過試驗觀測,獲得了筒型基礎(chǔ)單向加載條件下的地基破壞模式。(2)綜合模型試驗與數(shù)值分析結(jié)果,引入了豎直向土體破壞率,用于表征筒內(nèi)土體的破壞程度,提出了基于Meyerhof公式和Terzaghi公式的兩種筒型基礎(chǔ)地基豎向承載模式,并采用極限分析理論建立了機動場,求解了寬淺式筒型基礎(chǔ)豎向承載力的上限解。(3)結(jié)合塊體極限分析上限規(guī)劃法與基于柱坐標(biāo)的有限元下限規(guī)劃法,提出了基于柱坐標(biāo)的塊體極限分析下限規(guī)劃法,并由此建立了寬淺式筒型基礎(chǔ)下限解的目標(biāo)函數(shù),等式約束條件,和不等式約束條件。通過編程求解了寬淺式筒型基礎(chǔ)地基豎直向承載力的下限解。(4)建立了與水平向承載力模型試驗相對照的數(shù)值分析模型,模擬得到了水平荷載作用下的地基破壞模式,提出了適用于寬淺式筒型基礎(chǔ)在水平荷載作用下的地基失穩(wěn)模式。引入了水平向土體破壞率,用于表征筒內(nèi)土體的破壞程度,建立了機動場,求解了寬淺式筒型基礎(chǔ)地基水平向承載力的上限解。(5)建立了與抗彎模型試驗相對照的數(shù)值分析模型,模擬得到了彎矩荷載作用下地基的破壞模式,提出了適用于寬淺式筒型基礎(chǔ)在彎矩荷載作用下的地基失穩(wěn)模式。引入了抗彎土體受壓率,用于表征筒內(nèi)土體參與抵抗彎矩的程度,建立了機動場,求解了寬淺式筒型基礎(chǔ)地基抗彎承載力的上限解。
[Abstract]:Under the normal working condition, the offshore wind power foundation not only bears the vertical load caused by self-weight, but also bears the wave and wave. The large diameter wide shallow cylindrical foundation is a new type of offshore wind power foundation which is caused by the horizontal load caused by the flow and the huge moment load caused by the wind force on the upper generator set. At the same time, it has the advantages of easy construction and low construction cost. However, because of its large diameter and a certain depth of cylinder wall at the edge of the foundation, this type of foundation is vertical. The failure mode of foundation under horizontal and moment loads is different from that of circular shallow foundation and circular pier foundation with the same ratio of height to diameter. The bearing capacity of large diameter wide shallow cylindrical foundation is studied. Its main research contents and innovative results are as follows: 1). According to the stress characteristics of offshore wind power foundation, a three-degree-of-freedom loading device is developed. The vertical bearing capacity of cylindrical foundation is studied under the condition of 1g. Through the unidirectional loading test of horizontal and bending moment bearing capacity, the comprehensive model test and numerical analysis results of failure mode of foundation under unidirectional loading condition of cylindrical foundation are obtained. The vertical soil failure rate is introduced to characterize the failure degree of the soil in the tube. Two vertical bearing modes of the cylindrical foundation are proposed based on the Meyerhof formula and the Terzaghi formula. The upper limit solution of vertical bearing capacity of wide and shallow cylindrical foundation is obtained by using the limit analysis theory. The upper limit programming method of block limit analysis and the finite element lower bound programming method based on cylindrical coordinates are solved in combination with the upper limit programming method of block limit analysis and the finite element lower bound programming method based on cylindrical coordinates. The lower limit programming method for block limit analysis based on cylindrical coordinates is proposed, and the objective function, equality constraint condition, of the lower bound solution of wide and shallow cylindrical foundation is established. By programming the lower limit solution of vertical bearing capacity of wide and shallow cylindrical foundation, a numerical analysis model compared with horizontal bearing capacity model test is established. The failure mode of foundation under horizontal load is obtained, and the failure mode of foundation under horizontal load is put forward, and the failure rate of horizontal soil is introduced. In order to characterize the failure degree of soil in the tube, the maneuvering field is established, and the upper limit solution of horizontal bearing capacity of the wide and shallow cylindrical foundation is solved. (5) the numerical analysis model compared with the bending model test is established. The failure mode of foundation under bending moment load is obtained, and the failure mode of foundation under bending moment load is put forward, and the compression rate of bending soil is introduced. In order to characterize the degree of resistance of soil in the tube to bending moment, the maneuvering field is established, and the upper limit solution of bending bearing capacity of wide and shallow cylindrical foundation is solved.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU476.1;TM614

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本文編號：1478079