海上風(fēng)電樁基礎(chǔ)的承載機(jī)理和分析方法

第 1 章  海上風(fēng)電樁基礎(chǔ)動(dòng)力特性研究現(xiàn)狀 ………………………………… 1 
1.1  循環(huán)荷載作用下飽和土體的強(qiáng)度弱化 ………………………………… 2 
1.2  海上大直徑單樁基礎(chǔ)的樁土相互作用 ………………………………… 3 
1.3  海上風(fēng)電樁基礎(chǔ)動(dòng)力響應(yīng)的試驗(yàn)研究 ………………………………… 4 
1.4  海上風(fēng)電基礎(chǔ)的承載性能研究 ………………………………………… 6 
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………… 7 
第 2 章  強(qiáng)度弱化條件下樁土相互作用的力學(xué)模型 ……………………… 10 
2.1  飽和砂土的循環(huán)扭剪動(dòng)強(qiáng)度試驗(yàn) …………………………………… 10 
2.1.1  試驗(yàn)設(shè)備介紹 ……………………………………………………… 10 
2.1.2  循環(huán)扭剪強(qiáng)度試驗(yàn)內(nèi)容 …………………………………………… 12 
2.1.3  試驗(yàn)結(jié)果及分析 …………………………………………………… 15 
2.1.4  小結(jié) ………………………………………………………………… 18 
2.2  飽和砂土弱化參數(shù)的確定方法 ……………………………………… 19 
2.2.1  飽和砂土的強(qiáng)度參數(shù)計(jì)算分析 …………………………………… 19 
2.2.2  飽和砂土的弱化參數(shù)計(jì)算分析 …………………………………… 22 
2.2.3  飽和砂土弱化參數(shù)的理論公式 …………………………………… 26 
2.2.4  小結(jié) ………………………………………………………………… 29 
2.3  強(qiáng)度弱化條件下的樁土相互作用 …………………………………… 30 
2.3.1  砂土地基中的 p-y 曲線計(jì)算模型 ………………………………… 30 
2.3.2  強(qiáng)度弱化條件下的 p-y 曲線計(jì)算模型 …………………………… 34 
2.3.3  算例驗(yàn)證與分析 …………………………………………………… 38 
2.3.4  小結(jié) ………………………………………………………………… 42 
2.4  循環(huán)荷載作用下的樁土相互作用 …………………………………… 43 
2.4.1  極限土抗力的理論計(jì)算 …………………………………………… 44 
2.4.2  樁土相對(duì)位移的計(jì)算 ……………………………………………… 49
2.4.3  動(dòng)力 p-y 曲線計(jì)算模型 …………………………………………… 51 
2.4.4  小結(jié) ………………………………………………………………… 53 
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………… 53 
第 3 章  海上風(fēng)機(jī)大直徑樁基礎(chǔ) p-y 曲線計(jì)算模型 ……………………… 56 
3.1  考慮尺寸效應(yīng)的大直徑樁基礎(chǔ) p-y 曲線修正 ……………………… 57 
3.1.1  現(xiàn)有 p-y 曲線模型 ………………………………………………… 57 
3.1.2  數(shù)值模型的建立與驗(yàn)證 …………………………………………… 59 
3.1.3  極限土抗力的修正 ………………………………………………… 63 
3.1.4  初始地基反力模量的修正 ………………………………………… 67 
3.1.5  修正 p-y 曲線模型驗(yàn)證 …………………………………………… 71 
3.1.6  小結(jié) ………………………………………………………………… 73 
3.2  循環(huán)荷載作用下大直徑樁周土的剛度衰減模型 …………………… 74 
3.2.1  有限元軟件用戶子程序 …………………………………………… 75 
3.2.2  砂土剛度衰減模型研究 …………………………………………… 78 
3.2.3  剛度衰減模型在軟件中的實(shí)現(xiàn) …………………………………… 80 
3.2.4  小結(jié) ………………………………………………………………… 82 
3.3  循環(huán)荷載作用下砂土剛度衰減的大直徑樁 p-y 曲線修正 ………… 82 
3.3.1  波流荷載計(jì)算 ……………………………………………………… 83 
3.3.2  土體剛度衰減計(jì)算結(jié)果 …………………………………………… 90 
3.3.3  長期循環(huán)荷載作用下極限土抗力的修正 ………………………… 90 
3.3.4  長期循環(huán)荷載作用下初始地基反力模量的修正 ………………… 98 
3.3.5  小結(jié) ……………………………………………………………… 101 
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………… 102 
第 4 章  復(fù)雜海洋荷載作用下海上風(fēng)電樁基礎(chǔ)動(dòng)力模型試驗(yàn) ………… 104 
4.1  風(fēng)浪流荷載計(jì)算理論及模擬方法 …………………………………… 104 
4.1.1  風(fēng)荷載的計(jì)算與模擬 …………………………………………… 105 
4.1.2  波浪和海流荷載的計(jì)算與模擬 ……………………………………109 
4.1.3  風(fēng)浪流荷載簡(jiǎn)化計(jì)算方法 ……………………………………… 110 
4.1.4  小結(jié) ……………………………………………………………… 112 
4.2  復(fù)雜海洋荷載作用下單樁動(dòng)力模型試驗(yàn) …………………………… 112 
4.2.1  地基土的制備與參數(shù) …………………………………………… 112
4.2.2  模型結(jié)構(gòu)與參數(shù) ………………………………………………… 113 
4.2.3  動(dòng)力加載試驗(yàn)裝置 ……………………………………………… 114 
4.2.4  試驗(yàn)工況設(shè)計(jì) ………………………………………………………116 
4.2.5  小結(jié) ……………………………………………………………… 117 
4.3  海上風(fēng)電基礎(chǔ)動(dòng)力模型試驗(yàn)結(jié)果分析 ……………………………… 118 
4.3.1  靜力試驗(yàn)結(jié)果分析 ……………………………………………… 118 
4.3.2  極端風(fēng)浪流荷載短期作用試驗(yàn)結(jié)果分析 ……………………… 121 
4.3.3  正常風(fēng)浪流荷載長期作用試驗(yàn)結(jié)果分析 ……………………… 128 
4.3.4  小結(jié) ……………………………………………………………… 134 
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………… 135 
第 5 章  復(fù)雜海洋環(huán)境下海上風(fēng)電基礎(chǔ)的承載性能 …………………… 137 
5.1  海洋環(huán)境荷載計(jì)算 …………………………………………………… 137 
5.2  海上風(fēng)電基礎(chǔ)與海床動(dòng)力相互作用數(shù)值模型 ……………………… 138 
5.2.1  工程概況 ………………………………………………………… 138 
5.2.2  計(jì)算模型控制方程 ……………………………………………… 138 
5.2.3  計(jì)算模型邊界條件 ……………………………………………… 139 
5.2.4  模型參數(shù)及驗(yàn)證 ………………………………………………… 140 
5.2.5  風(fēng)浪流荷載組合 ………………………………………………… 142 
5.2.6  數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析 ……………………………………………… 143 
5.2.7  小結(jié) ……………………………………………………………… 150 
5.3  海上風(fēng)電基礎(chǔ)的承載性能分析 ……………………………………… 151 
5.3.1  樁基極限承載力的確定 ………………………………………… 151 
5.3.2  模型加載方式 …………………………………………………… 151 
5.3.3  有限元模型建立及驗(yàn)證 ………………………………………… 151 
5.3.4  單一荷載作用下海上風(fēng)電基礎(chǔ)的承載性能 …………………… 155 
5.3.5  不同荷載空間下海上風(fēng)電基礎(chǔ)的承載性能 ………………………159 
5.3.6  小結(jié) ……………………………………………………………… 167 
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………… 168