近海风机吸力式桶形基础大比例模型试验研究

摘要

风能是目前发展最快、产业前景最好的可再生能源之一。针对风电在海洋的进一步应用与发展,一种新型基础--吸力式桶形基础开始受到重视。本文首先对近海大型风电机组吸力式桶形基础的几个主要问题进行了综述和探讨,主要包括负压沉贯、抗拔受力特性、倾覆荷载作用下桶土相互作用以及循环荷载效应等几个方面。
　　 本文通过室内大比尺模型试验研究了吸力式桶形基础在粉土中的负压沉贯和受力特性。负压沉贯结果表明沉贯过程中土体中渗流效应不明显,并且桶盖下负压并不能显著减小桶形基础在粉土中的沉贯阻力。在倾覆加载条件下,本文通过吸力桶及桶外土体的变形和土结相互作用的分析,提出了粉土地基中桶形基础在倾覆荷载作用下的破坏模式和极限倾覆承载力的解析表达式。同时,粉土中吸力式桶形基础的抗拔加载结果显示加载速率对桶形基础的抗拔特性影响极小。通过量测所得桶内负压分布,结合桶体及桶外土体的变形,提出了粉土地基中不同受力状况下吸力式桶形基础的抗拔承载力计算方法。此外,文中对多桶基础的沉贯及倾覆荷载作用下受力特性也进行了模型试验研究,结果表明在一次典型风暴潮的工况下,多桶基础设计中考虑上风向吸力桶的抗拔承载力将大幅提高整体基础的抗倾覆特性。并基于单桶基础的刚度矩阵提出了弹性阶段多桶基础的变形计算方法。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究现状

1.3 本文主要研究内容

第二章 吸力式桶形基础模型试验

2.1 引言

2.2 试验概况

2.3 试验内容

2.4 本章小结

第三章 桶形基础负压沉贯结果及分析

3.1 施工负压预测

3.2 试验结果及分析

3.3 本章小结

第四章 桶形基础倾覆受力特性及破坏机理

4.1 吸力桶和泥面位移

4.2 桶土问土压力

4.3 倾覆极限承载力计算方法

4.4 本章小结

第五章 桶形基础抗拔受力特性

5.1 加载方式

5.2 加载速率影响与排水情况分析

5.3 土体表面竖向位移

5.4 抗拔承载力

5.5 本章小结

第六章 多桶基础受力特性研究

6.1 多桶基础承载力确定

6.2 弹性阶段变形计算

6.3 本章小结

第七章 结论和展望

7.1 主要结论

7.2 展望

参考文献:

附录:作者简历及发表的主要论文