近海風(fēng)電機(jī)組超大直徑單樁承載力分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、我國(guó)海上風(fēng)能資源非常豐富，因而大力發(fā)展海上風(fēng)能，對(duì)于改善我國(guó)能源結(jié)構(gòu)、節(jié)約土地及實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。地基基礎(chǔ)是風(fēng)電機(jī)組荷載的最終承載者，也是風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。目前，超大直徑單樁基礎(chǔ)是國(guó)外最常見(jiàn)的近海風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)型式。海上風(fēng)電機(jī)組的體形龐大，其基礎(chǔ)承受上部結(jié)構(gòu)風(fēng)壓、波浪和海流等荷載的耦合作用，失效機(jī)理異常復(fù)雜、設(shè)計(jì)難度大。單樁基礎(chǔ)承載力分析及變形控制是近海風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題之一。水平單調(diào)荷載作用下海上風(fēng)電機(jī)組超大

2、直徑高樁基礎(chǔ)的樁土相互作用機(jī)理和變形特性是該問(wèn)題研究的基礎(chǔ)，這也是本文所要研究及探討的主要問(wèn)題。
　　 針對(duì)歐洲近海風(fēng)電場(chǎng)常用樁徑為5m的單樁分別開(kāi)展了水平荷載作用下超大直徑單樁基礎(chǔ)1D、3D、6D三個(gè)不同加載高度的模型試驗(yàn)。利用樁身兩側(cè)布置的土壓傳感器和孔壓傳感器測(cè)量得到水平荷載作用過(guò)程中的樁側(cè)土壓力及孔隙水壓力的變化，利用位移傳感器(LVDT)、軸力計(jì)等測(cè)量得到荷載.位移關(guān)系、利用實(shí)測(cè)得到的泥面上樁身四處的位移值推算得到整個(gè)

3、樁身變形及轉(zhuǎn)動(dòng)中心的變化發(fā)展規(guī)律，從而分析研究剛性樁樁土相互作用機(jī)理和承載特性。試驗(yàn)研究結(jié)果表明，單樁的荷載位移曲線呈加工硬化變化規(guī)律，以容許變位或角度作為控制標(biāo)準(zhǔn)是保證風(fēng)機(jī)正常工作的有效手段；發(fā)現(xiàn)mh與變形呈雙對(duì)數(shù)直線關(guān)系；水平受荷下樁周土壓力沿樁長(zhǎng)呈線性增大，在2.8D深度達(dá)到最大值，而后在0.75倍埋深處減小至0，然后反向急劇增大。
　　 同時(shí)將本文試驗(yàn)結(jié)果結(jié)合前人的研究成果提出了徑向土壓力分布模式及與變形相關(guān)的m值計(jì)算模

4、型，得到了超大直徑單樁基礎(chǔ)水平受荷模型的解析解，提出了基于mh值的超大直徑單樁基礎(chǔ)水平承載力解析分析方法，并將計(jì)算分析結(jié)果與API p-y曲線法計(jì)算分析結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)本文方法與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。
　　 最后將以變形控制的承載力分析方法對(duì)3-6m現(xiàn)場(chǎng)樁基的承載力進(jìn)行計(jì)算分析，并與前人的承載力計(jì)算方法進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)基于極限地基反力法的承載力計(jì)算方法無(wú)法考慮單樁基礎(chǔ)在水平受荷過(guò)程中的變形特性，API p-y曲線法雖然能考慮地基土的