近海風電機組超大直徑單樁承載力分析與試驗研究.pdf

1、我國海上風能資源非常豐富，因而大力發(fā)展海上風能，對于改善我國能源結構、節(jié)約土地及實現經濟和社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。地基基礎是風電機組荷載的最終承載者，也是風電機組設計的主要內容。目前，超大直徑單樁基礎是國外最常見的近海風電機組基礎型式。海上風電機組的體形龐大，其基礎承受上部結構風壓、波浪和海流等荷載的耦合作用，失效機理異常復雜、設計難度大。單樁基礎承載力分析及變形控制是近海風機設計的關鍵問題之一。水平單調荷載作用下海上風電機組超大

2、直徑高樁基礎的樁土相互作用機理和變形特性是該問題研究的基礎，這也是本文所要研究及探討的主要問題。
　　 針對歐洲近海風電場常用樁徑為5m的單樁分別開展了水平荷載作用下超大直徑單樁基礎1D、3D、6D三個不同加載高度的模型試驗。利用樁身兩側布置的土壓傳感器和孔壓傳感器測量得到水平荷載作用過程中的樁側土壓力及孔隙水壓力的變化，利用位移傳感器(LVDT)、軸力計等測量得到荷載.位移關系、利用實測得到的泥面上樁身四處的位移值推算得到整個

3、樁身變形及轉動中心的變化發(fā)展規(guī)律，從而分析研究剛性樁樁土相互作用機理和承載特性。試驗研究結果表明，單樁的荷載位移曲線呈加工硬化變化規(guī)律，以容許變位或角度作為控制標準是保證風機正常工作的有效手段；發(fā)現mh與變形呈雙對數直線關系；水平受荷下樁周土壓力沿樁長呈線性增大，在2.8D深度達到最大值，而后在0.75倍埋深處減小至0，然后反向急劇增大。
　　 同時將本文試驗結果結合前人的研究成果提出了徑向土壓力分布模式及與變形相關的m值計算模

4、型，得到了超大直徑單樁基礎水平受荷模型的解析解，提出了基于mh值的超大直徑單樁基礎水平承載力解析分析方法，并將計算分析結果與API p-y曲線法計算分析結果進行比較，發(fā)現本文方法與試驗結果吻合較好。
　　 最后將以變形控制的承載力分析方法對3-6m現場樁基的承載力進行計算分析，并與前人的承載力計算方法進行比較，發(fā)現基于極限地基反力法的承載力計算方法無法考慮單樁基礎在水平受荷過程中的變形特性，API p-y曲線法雖然能考慮地基土的