饱和细海砂中裙式吸力基础抗拔承载特性模型试验研究

摘要

吸力桶形基础是一种新型的海上风电塔架基础形式，与传统海上风电基础如桩基础及重力式基础相比，具有安装简便、降低造价、能够重复利用且能够适应不同水深的优点。裙式吸力基础是对传统吸力基础的一种改进形式，经过前期研究已经证明裙式吸力基础的水平承载力及竖向抗压承载力显著高于传统吸力基础。同传统吸力基础一样，当裙式吸力基础作为海上漂浮结构的基础及位于三桶基础迎风侧时，基础主要承受上拔荷载。本文采用了模型试验及理论分析的方法对裙式吸力基础在饱和细海砂中的抗拔承载特性及其影响因素进行了研究。研究内容如下：
　　（1）为了更深刻的理解裙式吸力基础的抗拔承载特性，本文首先进行了传统吸力基础在饱和细海砂中的抗拔承载特性模型试验，并将其与裙式吸力基础的抗拔承载特性进行对比。通过试验，分析了基础宽度、长径比、顶盖密封状态以及加载速度对传统吸力基础的抗拔承载特性（包括极限抗拔承载力、基础顶部被动负压、周围土体的变形量与变形范围及基础顶部的被动吸力）的影响，并研究了传统吸力基础上拔过程中上拔荷载的组成成分及发展规律。研究结果表明：加载速度、密封状态、长径比以及桶基宽度均对吸力基础的极限抗拔承载力有显著影响。另外，还发现增大基础宽度比增大基础高度能更有效的增大基础的极限抗拔承载力。
　　（2）采用模型试验的方法对裙式吸力基础在饱和细海砂中的抗拔承载特性（包括极限抗拔承载力、主桶顶部的被动负压、裙结构顶部的被动负压以及周围土体变形情况）及其影响因素（裙尺寸、主桶长径比、裙结构密封状态以及加载速度）进行了研究。试验结果表明：无论是在裙密封状态下还是在裙开口状态下，增大裙高和裙宽都可以明显增大裙式吸力基础的极限抗拔承载力，且增大裙宽对裙式吸力基础的极限抗拔承载力增大比较明显。加载速度对裙式吸力基础的极限抗拔承载力影响也非常显著。当裙高为120 mm时，加载速度为2.5 mm/s、5 mm/s、10 mm/s以及15 mm/s的裙式吸力基础的极限抗拔承载力比加载速度为0.25 mm/s的裙式吸力基础的极限抗拔承载力分别增大了65.5％、115.02%、199.98%以及231.88%。另外，还研究了主桶长径比对裙式吸力基础抗拔承载特性的影响，结果表明，在裙高相同的情况下，长径比为2时的极限抗拔承载力比长径比为1时的极限抗拔承载力分别增大了53.27%、9.47%、14.21%以及15.89%。

目录

声明

1绪 论

1.1 研究目的及意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容及创新点

2模型试验装置及试验过程

2.2模型试验装置

2.3试验流程

2.4试验数据处理

2.5小结

3传统吸力基础竖向抗拔承载特性模型试验研究

3.2传统吸力基础上拔破坏形式

3.3传统吸力基础抗拔承载力影响因素分析

3.4传统吸力基础负压发展规

3.5传统吸力基础上拔荷载组成及其分析

3.6传统吸力基础上拔过程中周围土体变形规律

3.7小结

4裙式吸力基础竖向抗拔承载力模型试验研究

4.3裙式吸力基础抗拔承载力影响因素分析

4.4主桶顶部负压与裙结构顶部负压的影响因素分析

4.5裙式吸力基础上拔过程中荷载位移分析

4.6裙式吸力基础上拔过程中周围土体变形规律

4.7小结

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要成果及科研情况

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