【摘要】：開發(fā)利用近海風(fēng)能是國家重要的能源戰(zhàn)略選擇。隨著風(fēng)電場場址水深和風(fēng)機裝機容量的增大,導(dǎo)管架基礎(chǔ)的應(yīng)用越來越廣泛。在風(fēng)、波浪等循環(huán)荷載作用下近海風(fēng)機基礎(chǔ)的水平承載力和循環(huán)累積變形是基礎(chǔ)設(shè)計的關(guān)鍵問題,而樁土相互作用是分析和解決上述問題的核心。本文通過開展離心模型試驗、現(xiàn)場試驗和數(shù)值分析,以研究近海風(fēng)電機組導(dǎo)管架基礎(chǔ)的水平受荷特性與樁土相互作用。 中國近海區(qū)域廣泛存在上軟(粘土)下硬(砂土)海床地基。通過開展雙層地基中大直徑單樁水平受荷離心模型試驗與現(xiàn)場試驗,驗證了此典型地基中單樁受荷離心模型試驗的有效性,并對比研究了水平靜力與循環(huán)荷載下樁土相互作用機理,由此建議了大直徑水平受荷樁的雙曲正切函數(shù)型p-y曲線模型。最后提出了與循環(huán)次數(shù)和循環(huán)應(yīng)力比相關(guān)的循環(huán)p-y曲線分析方法。 水平向風(fēng)、浪、流、地震等作用是導(dǎo)管架基礎(chǔ)發(fā)生失效破壞的主要原因。針對飽和砂土地基和雙層地基(上軟下硬),通過開展四樁導(dǎo)管架基礎(chǔ)離心模型試驗,獲得了其在沿邊長方向和沿對角線方向水平靜力作用下各基樁的內(nèi)力分配規(guī)律、樁土相互作用規(guī)律和變形特性。導(dǎo)管架基礎(chǔ)沿對角線加載時基樁最易被拔出,各基樁的樁身水平位移相差不大。相同的水平荷載作用下,雙層地基中后排樁的豎向位移大于砂土地基,沿對角線加載時砂土地基中前后排樁的樁頂剪力比值和彎矩比值明顯要大于雙層地基。對于本文樁間距為5.8倍樁徑的導(dǎo)管架基礎(chǔ),由于群樁效應(yīng)和樁身承受上拔力使得后排樁的淺層樁周土反力小于前排樁,砂性土地基中沿邊長加載和沿對角線加載時后排樁淺層土p-y曲線分別約為前排樁的60%和40%；對于軟粘土層,無論是沿邊長加載還是沿對角線加載,后排樁淺層土p-y曲線約為前排樁的75-85%,建議此時不考慮樁基軸力對p-y曲線的影響,而僅考慮群樁效應(yīng)。 通過開展飽和砂土地基中導(dǎo)管架基礎(chǔ)水平循環(huán)受荷離心模型試驗,沿最不利的對角線方向加載,發(fā)現(xiàn)循環(huán)荷載使導(dǎo)管架基礎(chǔ)發(fā)生位移累積,后排樁產(chǎn)生向上的豎向位移后難以回到初始位置,從而使基礎(chǔ)發(fā)生傾斜。前排樁和后排樁的周圍土體發(fā)生循環(huán)弱化,前排樁周圍土體的弱化程度明顯大于后排樁。此外,循環(huán)荷載使導(dǎo)管架基礎(chǔ)的內(nèi)力分配規(guī)律發(fā)生改變。 數(shù)值分析是研究巖土工程問題的有效手段之一。本文采用SACS軟件計算分析了飽和砂土中導(dǎo)管架基礎(chǔ)的水平靜力與循環(huán)受荷特性,并與離心模型試驗結(jié)果進行對比。采用考慮群樁效應(yīng)與軸力影響的雙曲線型p-y曲線的計算結(jié)果與離心模型試驗結(jié)果吻合較好,而API規(guī)范計算出的承載力比實測值大,即偏不安全；采用不考慮群樁效應(yīng)與軸力影響的雙曲線型p-y曲線計算出的承載力比實測值小,即偏保守。分析飽和砂土中導(dǎo)管架基礎(chǔ)循環(huán)受荷時,API規(guī)范循環(huán)p-y曲線的預(yù)測結(jié)果偏不安全。最后提出了導(dǎo)管架基礎(chǔ)靜力與循環(huán)受荷分析方法。基于上述的研究結(jié)果,將提出的p-y曲線模型和分析方法用于廣東桂山海上風(fēng)電機組導(dǎo)管架基礎(chǔ)計算分析。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU476

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本文編號：2447807