近海风机桩基础地震作用和长期循环荷载作用下动态特性研究

摘要

随着传统化石能源对环境的影响日趋严重，风能作为新型可再生能源得到了广泛关注。其中，近海丰富的风能资源掀起了近海风电的发展热潮。单桩式基础是海洋风电最常采用的基础形式之一，国内外许多学者开展了其在海洋环境内荷载作用下的安全性研究。由于近海风机在全寿命期内可能要承受地震荷载、风浪荷载及机械振动等多种荷载作用，因而结构安全需要满足:1）风机整体结构自振周期在运营年限内避开叶片转动周期，避免产生共振;2）在外荷载作用下横向变形满足设计要求。
　　本文主要研究了单桩式基础在地震荷载作用下和长期循环荷载作用下的动力特性。基于上海东海大桥风电场场地条件，选取了3种地震波并采用NERA软件分析了场地响应特性。采用EI Naggar提出的计算方法，结合ABAQUS软件建立了非线性Winkler地基模型，计算了单桩式基础在地震作用下的横向变形特性。
　　结合已有的试验资料，提出了我国沿海典型粘土的软化系数经验公式并建立了数据库。在此基础上，提出了新的粘性土刚度-阻尼退化模型，该模型采用修正弹簧-阻尼器并联元件实现。基于提出的退化模型建立计算模型，分析了单桩式基础在长期循环荷载下的自振频率和横向变形特性，并将计算结果与国内外学者提出的控制标准进行了对比。与规范的拟静力法相比，本文的计算方法可较好的考虑动力荷载的特性，并能较好的考虑长期荷载对结构的累积作用，可为以后的实际工程运用提供参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题依据及论文的研究意义

1．2 国内外海洋风电发展现状

1．2．1 国外海洋风电发展现状

1．2．2 我国海洋风电发展现状

1．3 论文主要研究内容

第2章 单桩式基础在水平荷载下的计算方法综述

2．1 单桩式基础在静力荷载下的计算方法

2．1．1 极限桩侧土抗力

2．1．2 变形计算

2．2 单桩式基础在地震荷载下的计算方法

2．3 单桩式基础在循环荷载下的计算方法

第3章 地震荷载下单桩式基础简化计算模型

3．1 场地条件和模型参数

3．2 简化计算模型的建立

3．3 输入地震荷载的确定

3．4 计算结果与分析

3．4．1 结构模态分析

3．4．2 结构动态位移分析

3．5 小结

第4章 长期循环荷载下单桩式基础简化计算模型

4．1 循环荷载下的简化计算模型

4．1．1 我国海洋粘土软化系数数据库

4．1．2 粘性土循环刚度-阻尼退化模型

4．2 循环模型验证

4．3 模型计算与结果分析

4．3．1 模型建立

4．3．2 结果分析

4．4 小节

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及参加的科研项目