本文選題：海上風(fēng)電單樁　切入點(diǎn)：水平循環(huán)荷載　出處：《中國海洋大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：海上風(fēng)電潛能巨大,是國家未來能源戰(zhàn)略核心。海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)長期承受風(fēng)力、波浪、潮流等水平荷載,其水平承載力逐漸退化,累計(jì)變形增大,影響風(fēng)機(jī)正常工作,使用壽命變短。如何正確的分析長期低頻循環(huán)荷載下的海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)穩(wěn)定性成為設(shè)計(jì)時(shí)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。所以,研究海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)長期水平循環(huán)荷載作用下的承載性能的退化規(guī)律尤為重要。本論文針對上述問題,開展了室內(nèi)模型試驗(yàn),結(jié)合p-y曲線理論分析研究了單樁承載性能退化及變形規(guī)律,具體研究工作如下：(1)通過室內(nèi)水槽模擬黃河三角洲快速沉積環(huán)境,并進(jìn)行黃河三角洲快速沉積粉土層中單樁水平承載特性模型試驗(yàn),獲得樁身彎矩、位移,以此得到快速沉積環(huán)境下飽和粉土中的p-y曲線模型,與API法p-y曲線相比發(fā)現(xiàn)淺層土極限土抗力要大,深層極限土抗力則介于黏土與砂土之間。討論了不同成樁方式對p-y曲線的影響,貫入樁p-y曲線與預(yù)埋樁p-y曲線相比具有較小的初始剛度以及較大的極限土抗力;同時(shí)貫入樁對淺層土極限土抗力的影響更為顯著。(2)通過室內(nèi)模型試驗(yàn)探討了不同荷載幅值不同荷載頻率的水平循環(huán)加載下單樁基礎(chǔ)的累計(jì)位移的變化規(guī)律。樁身位移的發(fā)展在前期循環(huán)加載時(shí)發(fā)展較快,在后期逐漸趨于穩(wěn)定。循環(huán)幅值越大,樁頂位移越難以達(dá)到穩(wěn)定；頻率越低,樁頂位移越大。(3)由循環(huán)加載實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出了土抗力隨循環(huán)次數(shù)的半對數(shù)退化模型,并給出了退化指數(shù)與累計(jì)應(yīng)變的關(guān)系曲線;土抗力的退化與累計(jì)塑性應(yīng)變值有關(guān),累計(jì)應(yīng)變大于0.02是才會衰減；小幅值加載條件下初始地基反力模量幾乎不衰減,保持穩(wěn)定,但是隨頻率的降低,初始地基反力模量也逐漸變小。(4)循環(huán)荷載作用下初始地基反力模量及極限土抗力都會發(fā)生衰減,循環(huán)荷載對極限土抗力的退化的影響不是很大,因?yàn)檠h(huán)荷載作用下樁周擾動區(qū)土體弱化但更大范圍上土體依然能夠提供足夠的土抗力,而樁周土體的弱化引起的初始剛度衰減幅度很大,即產(chǎn)生較小的土抗力卻發(fā)生較大的土體位移,需要引起足夠重視。(5)基于本文推導(dǎo)的土抗力退化模型及其他學(xué)者的研究成果,將累計(jì)塑性應(yīng)變與土體模量衰減及強(qiáng)度衰減建立聯(lián)系,分析初始地基反力模量及土體極限土抗力的退化,給出循環(huán)p-y曲線,通過與實(shí)測結(jié)果對比分析,可以為黃河三角洲地區(qū)海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供相應(yīng)參考。
[Abstract]:Offshore wind power has great potential and is the core of the country's future energy strategy. The horizontal bearing capacity of offshore wind power single pile foundation, which bears wind, wave, tidal current and other horizontal loads for a long time, gradually degenerates and accumulative deformation increases, which affects the normal work of the fan. How to correctly analyze the stability of offshore wind power single pile foundation under long-term low frequency cyclic load becomes a serious challenge in design. It is very important to study the degradation law of bearing capacity of offshore wind power single pile foundation under long-term horizontal cyclic load. In this paper, the indoor model test is carried out to solve the above problems. Combined with the p-y curve theory, the degradation and deformation of single pile bearing capacity are studied. The specific research work is as follows: 1) simulating the rapid deposition environment of the Yellow River Delta through indoor flume. The model tests on the horizontal bearing characteristics of single pile in the rapidly deposited silt layer of the Yellow River Delta are carried out, and the bending moment and displacement of the pile body are obtained, and the p-y curve model in the saturated silt under the rapid deposition environment is obtained. Compared with the p-y curve of API method, it is found that the ultimate soil resistance of shallow soil is greater than that of deep soil, and the resistance of deep soil is between clay and sand. The influence of different piling methods on p-y curve is discussed. Compared with the p-y curve of pre-buried pile, the p-y curve of penetration pile has smaller initial stiffness and larger ultimate soil resistance. At the same time, the influence of penetration pile on the ultimate soil resistance of shallow soil is more significant. (2) through laboratory model tests, the variation law of cumulative displacement of pile foundation under horizontal cyclic loading with different load amplitude and different load frequency is discussed. The development of displacement is rapid during the early cyclic loading. The larger the cyclic amplitude, the more difficult the pile top displacement is to achieve stability, and the lower the frequency, the greater the pile top displacement.) based on the experimental results of cyclic loading, the semi-logarithmic degradation model of soil resistance with cyclic times is given. The relation curve between the degradation index and the cumulative strain is given, the degradation of soil resistance is related to the cumulative plastic strain value, the cumulative strain is larger than 0.02, and the initial foundation reaction modulus almost does not decay and remains stable under the condition of small value loading. However, with the decrease of the frequency, the initial foundation reaction modulus also becomes smaller. 4) under the cyclic load, both the initial foundation reaction modulus and the ultimate soil resistance will decay, and the influence of the cyclic load on the ultimate soil resistance degradation is not very great. Because the soil is weakened in the disturbed area around the pile under cyclic load, but the soil can still provide sufficient soil resistance on a larger scale, and the initial stiffness attenuation caused by the weakening of the soil around the pile is very large. That is to say, smaller soil resistance but larger soil displacement need to be paid enough attention to.) based on the model of soil resistance degradation derived in this paper and the research results of other scholars, it is necessary to pay more attention to it. The cumulative plastic strain is related to the attenuation of soil modulus and strength, and the degradation of initial foundation's reaction modulus and soil ultimate soil resistance is analyzed. The cyclic p-y curve is given, and the results are compared with the measured results. It can provide reference for the design of single pile foundation of offshore wind power in the Yellow River Delta area.
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU473.1

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本文編號：1559401