海上风机筒型基础-场地动力响应的试验及模拟研究

摘要

筒型基础作为海上风机的一种新型基础结构,具有安装方便、重复使用、成本低等显著优点.在地震荷载作用下,地基土可能发生液化,液化后砂土的强度和刚度会降低,导致地基承载能力下降,筒型基础可能发生过大竖向沉降,严重威胁风机的运行.针对筒形基础影响范围内土体的地震响应规律,本研究开展了一系列离心机试验,记录了筒体周围砂土地基加速度、孔隙水压及沉降的时程曲线.基于OpenSees开源平台进行了一系列数值模拟工作,揭示了土体的应力、应变、孔压等动态响应,通过对试验超静孔压比结果的校正验证了数值计算模型的可靠性,进而分析了基础与土体相互作用下地基的液化规律及筒型基础尺寸效应对抗液化性能的影响.研究表明,上部荷载增加了地基中的附加应力,使筒下和筒周围的土体具有较好的抵抗液化能力;由于筒型基础内部土体的排水路径较长,筒内土体的孔隙水压力消散较慢,数值与同一深度筒外土体的孔隙水压相比偏大;筒型基础的抗液化能力随着高径比的增大而呈削弱趋势;在深度方向上现筒下的超静孔压比在筒型基础底部附近达到极小值,研究成果旨在为不同地震设防等级的地区提供设计依据.