本文關(guān)鍵詞：考慮樁—土相互作用的海上風力發(fā)電結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬分析

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【摘要】：在考慮樁-土相互作用的結(jié)構(gòu)分析中,API規(guī)范給出的p-y曲線可以考慮樁與土相互作用的非線性的特性,而目前常用的有限元軟件中的模態(tài)分析是一種線性動態(tài)分析,不能進行非線性分析。此外,p-y曲線上的點代表土體的剛度,曲線表示的就是土體彈簧剛度的變化趨勢,即表示的是土體彈簧剛度的變化范圍。對此,部分研究人員利用p-y曲線得到土體剛度變化范圍,進而用彈簧單元來模擬樁-土的相互作用,并對樁-土的整體結(jié)構(gòu)進行自振特性分析。然而,針對海上風力發(fā)電結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析,以往的研究并沒有深入地探討過如何確定合適的土體剛度,或者說如何確定合適的p-y曲線中的y1值。但是,選取的y1,值合適與否會在很大程度上影響樁土整體結(jié)構(gòu)的固有頻率值。為此,本文分別從時域和頻域兩種方法入手,研究和提出了確定合適的y1值的方法。該研究為基于p-y曲線的海上風力發(fā)電結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析提供了更為科學和精確的y1值確定方法。最后,基于本文提出的模態(tài)分析時p-y曲線y1值的時域修正法,探討了考慮樁-液化土相互作用的cu折減的p-y曲線法,并對比分析了考慮液化和未考慮液化情況下的模態(tài)分析結(jié)果。
【關(guān)鍵詞】：海上風電結(jié)構(gòu) 樁-土相互作用 模態(tài)分析 p-y曲線 C_u折減法
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.1.1 樁基礎(chǔ)型式10
• 1.1.2 海上風力發(fā)電的發(fā)展10-11
• 1.2 研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 樁-土相互作用研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1.1 常規(guī)p-y曲線法研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1.2 液化土p-y曲線折減法研究現(xiàn)狀14
• 1.2.2 模態(tài)分析時p-y曲線法研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 問題的提出及本文的主要工作15-16
• 1.3.1 問題的提出15
• 1.3.2 本文的研究內(nèi)容15-16
• 第2章 海上風力發(fā)電結(jié)構(gòu)模型建立的相關(guān)理論介紹16-34
• 2.1 波浪荷載16-23
• 2.1.1 莫里森方程16-17
• 2.1.2 流體力學基本方程17-18
• 2.1.3 斯托克斯五階波理論18-22
• 2.1.4 水動力系數(shù)22-23
• 2.2 海流荷載23-24
• 2.3 樁-土相互作用理論24-26
• 2.3.1 水平承載樁的撓曲方程24-25
• 2.3.2 地基反力計算25-26
• 2.4 p-y曲線法詳述26-29
• 2.4.1 軟粘土中的p-y曲線26-27
• 2.4.2 砂土中的p-y曲線27-29
• 2.4.3 硬粘土中的p-y曲線29
• 2.5 常見的波浪頻譜29-31
• 2.6 譜分析31-32
• 2.7 海上風力發(fā)電結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)主要型式32-33
• 2.8 本章小結(jié)33-34
• 第3章 單樁基礎(chǔ)海上風力發(fā)電結(jié)構(gòu)有限元模型34-41
• 3.1 海洋結(jié)構(gòu)物分析常用的ANSYS單元類型介紹34-38
• 3.2 有限元模型的建立38-40
• 3.2.1 土壤和環(huán)境荷載資料38-39
• 3.2.2 單樁基礎(chǔ)海上風力發(fā)電結(jié)構(gòu)有限元模型39-40
• 3.3 本章小結(jié)40-41
• 第4章 模態(tài)分析時p-y曲線y_1值時域修正法41-49
• 4.1 模態(tài)分析時p-y曲線y_1值時域修正法介紹41-43
• 4.2 樁-土相互作用模型及p-y曲線43-44
• 4.3 單樁基礎(chǔ)海上風力發(fā)電結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析和瞬態(tài)分析44-48
• 4.3.1 y_1取趨近于原點值時的動力分析44-47
• 4.3.2 y_1取樁節(jié)點水平位移響應(yīng)的均方根值時的動力分析47-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第5章 模態(tài)分析時p-y曲線y_1值頻域修正法49-61
• 5.1 模態(tài)分析時p-y曲線y_1,值頻域修正法介紹49-50
• 5.2 波浪力譜50-53
• 5.2.1 隨機波浪功率譜—會戰(zhàn)譜50
• 5.2.2 高度z處的水平波浪力譜50-53
• 5.3 單樁基礎(chǔ)海上風力發(fā)電結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析和譜分析53-59
• 5.3.1 譜分析的有限元模型53-54
• 5.3.2 譜分析的迭代過程及結(jié)果分析54-57
• 5.3.3 模態(tài)分析結(jié)果對比分析57-59
• 5.4 本章小結(jié)59-61
• 第6章 基于可液化土-樁相互作用的海上風力發(fā)電結(jié)構(gòu)模態(tài)分析61-71
• 6.1 考慮液化的海上風力發(fā)電結(jié)構(gòu)模態(tài)分析方法介紹61
• 6.2 C_u折減的p-y曲線61-62
• 6.2.1 折減系數(shù)C_u與孔壓比r_u的關(guān)系61-62
• 6.2.2 孔壓比r_u隨深度z的變化關(guān)系62
• 6.3 算例分析62-64
• 6.3.1 基本資料62-63
• 6.3.2 有限元模型的建立63-64
• 6.4 計算結(jié)果分析64-69
• 6.4.1 模態(tài)分析時常規(guī)的p-y曲線y_1值時域修正法64-65
• 6.4.2 模態(tài)分析時C_u折減的p-y曲線y_1值時域修正法65-68
• 6.4.2.1 C_u折減的p-y曲線65-66
• 6.4.2.2 模態(tài)分析時C_u折減的p-y曲線y_1值時域修正法的結(jié)果分析66-68
• 6.4.3 考慮液化和不考慮液化的模態(tài)分析結(jié)果對比68-69
• 6.5 本章小結(jié)69-71
• 第7章 結(jié)論與展望71-73
• 7.1 結(jié)論71-72
• 7.2 展望72-73
• 參考文獻73-76
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文76-77
• 致謝77

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