海上風(fēng)力發(fā)電復(fù)合筒型基礎(chǔ)承載特性研究.pdf

1、寬淺式復(fù)合筒型基礎(chǔ)作為一種新型海上風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)陸上建造、海上快速安裝，其抗傾覆能力強(qiáng)、適用于各類地基土質(zhì)，可以較好地解決開發(fā)近海風(fēng)能資源所面臨的問題。作為一種新型基礎(chǔ)，經(jīng)典的土力學(xué)地基承載力公式很難與其承載模式相匹配，其分倉結(jié)構(gòu)使基礎(chǔ)與土體較好的協(xié)同承載機(jī)制也與以往的相關(guān)基礎(chǔ)研究有較大的不同，本文通過試驗(yàn)初步確定復(fù)合筒型基礎(chǔ)的承載能力，在此基礎(chǔ)上，采用有限元對(duì)其模擬計(jì)算并深入分析其單向、二維、三維的承載能力和失穩(wěn)破壞機(jī)制，最后

2、針對(duì)近海風(fēng)電場的3MW復(fù)合筒型基礎(chǔ)，分析其實(shí)際及理論極限承載力，并得出了其承載模式和傳力機(jī)理。具體的研究內(nèi)容及結(jié)果包括：
　　分別在淤泥質(zhì)粘土與砂土中進(jìn)行復(fù)合筒型基礎(chǔ)水平承載力試驗(yàn)，采用分級(jí)加載機(jī)制，符合試驗(yàn)預(yù)期，分別得出了筒型基礎(chǔ)的土壓力變化、位移變化；通過有限元對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行模擬分析并進(jìn)行對(duì)比，分析表明，復(fù)合筒型基礎(chǔ)的旋轉(zhuǎn)中心隨著荷載的增大從中軸線附近逐漸移動(dòng)到沿加載方向的分倉板底部，最后位于距離筒頂約0.8倍的高度處；極限水平荷

3、載下，根據(jù)試驗(yàn)、有限元及理論公式得出了淤泥質(zhì)粘土中復(fù)合筒型基礎(chǔ)主要區(qū)域的土壓力分布，根據(jù)土壓力分布規(guī)律計(jì)算出復(fù)合筒型基礎(chǔ)的極限承載力，并對(duì)計(jì)算公式進(jìn)行了修正；
　　采用有限元分別對(duì)豎向及彎矩荷載進(jìn)行模擬計(jì)算，豎向荷載作用下可以將筒型基礎(chǔ)與筒內(nèi)土體當(dāng)做一個(gè)整體，得出了相應(yīng)的失穩(wěn)破壞模式，采用經(jīng)驗(yàn)公式和理論公式對(duì)豎向極限承載力進(jìn)行了計(jì)算并根據(jù)有限元結(jié)果修正了理論公式；彎矩荷載作用下，復(fù)合筒型基礎(chǔ)旋轉(zhuǎn)中心隨著荷載的增加在接近筒底的區(qū)域從

4、中軸線左側(cè)（加載反向）逐漸移動(dòng)到加載正向的分倉板附近；適當(dāng)?shù)呢Q向荷載可以改變旋轉(zhuǎn)中心的位置、提高水平向及彎矩的極限承載力，淤泥質(zhì)粘土中最大提高約2倍，砂土中的提高幅度更大；
　　根據(jù)3MW海上風(fēng)力發(fā)電風(fēng)機(jī)的荷載值，得出寬淺式復(fù)合筒型基礎(chǔ)的直徑一般要大于27m、高度宜為7~12m，并分析了土質(zhì)參數(shù)及筒土接觸等對(duì)筒型基礎(chǔ)承載能力的影響，計(jì)算了3MW復(fù)合筒型基礎(chǔ)在考慮地基變形允許值及極限值兩種情況下的水平、彎矩及豎向極限承載力及相應(yīng)的二