近海風(fēng)機(jī)導(dǎo)管架基礎(chǔ)水平受荷特性研究.pdf

1、開發(fā)利用近海風(fēng)能是國家重要的能源戰(zhàn)略選擇。隨著風(fēng)電場場址水深和風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量的增大，導(dǎo)管架基礎(chǔ)的應(yīng)用越來越廣泛。在風(fēng)、波浪等循環(huán)荷載作用下近海風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的水平承載力和循環(huán)累積變形是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，而樁土相互作用是分析和解決上述問題的核心。本文通過開展離心模型試驗(yàn)、現(xiàn)場試驗(yàn)和數(shù)值分析，以研究近海風(fēng)電機(jī)組導(dǎo)管架基礎(chǔ)的水平受荷特性與樁土相互作用。
　　中國近海區(qū)域廣泛存在上軟（粘土）下硬（砂土）海床地基。通過開展雙層地基中大直徑單樁水平

2、受荷離心模型試驗(yàn)與現(xiàn)場試驗(yàn)，驗(yàn)證了此典型地基中單樁受荷離心模型試驗(yàn)的有效性，并對(duì)比研究了水平靜力與循環(huán)荷載下樁土相互作用機(jī)理，由此建議了大直徑水平受荷樁的雙曲正切函數(shù)型p-y曲線模型。最后提出了與循環(huán)次數(shù)和循環(huán)應(yīng)力比相關(guān)的循環(huán)p-y曲線分析方法。
　　水平向風(fēng)、浪、流、地震等作用是導(dǎo)管架基礎(chǔ)發(fā)生失效破壞的主要原因。針對(duì)飽和砂土地基和雙層地基（上軟下硬），通過開展四樁導(dǎo)管架基礎(chǔ)離心模型試驗(yàn)，獲得了其在沿邊長方向和沿對(duì)角線方向水平靜力

3、作用下各基樁的內(nèi)力分配規(guī)律、樁土相互作用規(guī)律和變形特性。導(dǎo)管架基礎(chǔ)沿對(duì)角線加載時(shí)基樁最易被拔出，各基樁的樁身水平位移相差不大。相同的水平荷載作用下，雙層地基中后排樁的豎向位移大于砂土地基，沿對(duì)角線加載時(shí)砂土地基中前后排樁的樁頂剪力比值和彎矩比值明顯要大于雙層地基。對(duì)于本文樁間距為5.8倍樁徑的導(dǎo)管架基礎(chǔ)，由于群樁效應(yīng)和樁身承受上拔力使得后排樁的淺層樁周土反力小于前排樁，砂性土地基中沿邊長加載和沿對(duì)角線加載時(shí)后排樁淺層土p-y曲線分別約為

4、前排樁的60％和40％;對(duì)于軟粘土層，無論是沿邊長加載還是沿對(duì)角線加載，后排樁淺層土p-y曲線約為前排樁的75-85％，建議此時(shí)不考慮樁基軸力對(duì)p-y曲線的影響，而僅考慮群樁效應(yīng)。
　　通過開展飽和砂土地基中導(dǎo)管架基礎(chǔ)水平循環(huán)受荷離心模型試驗(yàn)，沿最不利的對(duì)角線方向加載，發(fā)現(xiàn)循環(huán)荷載使導(dǎo)管架基礎(chǔ)發(fā)生位移累積，后排樁產(chǎn)生向上的豎向位移后難以回到初始位置，從而使基礎(chǔ)發(fā)生傾斜。前排樁和后排樁的周圍土體發(fā)生循環(huán)弱化，前排樁周圍土體的弱化程度

5、明顯大于后排樁。此外，循環(huán)荷載使導(dǎo)管架基礎(chǔ)的內(nèi)力分配規(guī)律發(fā)生改變。
　　數(shù)值分析是研究巖土工程問題的有效手段之一。本文采用SACS軟件計(jì)算分析了飽和砂土中導(dǎo)管架基礎(chǔ)的水平靜力與循環(huán)受荷特性，并與離心模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。采用考慮群樁效應(yīng)與軸力影響的雙曲線型p-y曲線的計(jì)算結(jié)果與離心模型試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，而API規(guī)范計(jì)算出的承載力比實(shí)測值大，即偏不安全;采用不考慮群樁效應(yīng)與軸力影響的雙曲線型p-y曲線計(jì)算出的承載力比實(shí)測值小，即偏保