关键词:
加翼桩
物理模型实验
数值模拟
水平极限承载力
翼板效率
摘要:
当前全球范围内,能源短缺问题日益凸显,能源安全态势正面临前所未有的严峻挑战,因此,推动可再生能源的发展及能源体系的深度转型,已成为各国在当前阶段实施核心能源战略的必然选择。风能是当前最具规模化发展潜力的清洁能源类型之一,我国正积极推动对海上风能资源的深度开发,建设大型海上风电项目。鉴于海上风电场建设往往面临更大规模的建设和运营挑战,尤其是受海洋复杂环境及极端荷载影响,海上风机基础结构的水平承载性能急需提高,本文主要研究在单桩基础上增加不同尺寸翼板的形式来提高桩基的水平承载力,所进行的主要工作和得到的主要结论如下:
(1)确定黏土采样点,进行取土,在实验室进行重塑土样,根据一种新型制备黏土的方法制备试验所需要的黏土,测得所制得黏土的物理性质,为后续试验做准备。
(2)对前人已有的结论进行分析验证,根据获得的参数运用ABAQUS有限元分析软件进行数值模拟分析,保证建模方法和计算结果的可靠性和科学性,根据验证的数据参数来拟定自己的数值模拟工况。
(3)通过静力加载试验对加翼桩基础和单桩基础水平承载力进行分析,在位移控制加载过程中,对比单桩基础和加翼桩基础的破坏模式,发现单桩基础和加翼桩基础挤压侧土体存在隆起与裂缝,另一侧产生脱离,荷载-位移曲线表现为逐渐增大后趋于稳定的趋势。
(4)采用数值模拟方法,对加翼桩基础与单桩基础的水平受载性能进行深入探究与分析。观察不同翼板尺寸、不同加载角度和翼板位置下加翼桩基础受到水平荷载时水平极限承载力的变化;通过翼板效率表达式,更直观地分析加翼桩基础提升水平极限承载力的效果,计算加翼桩基础在不同翼板宽度和不同翼板高度下的承载力提高效率,并发现随着翼板尺寸增大、桩长和桩径增大,加翼桩基础的水平承载力增大。通过对比发现,相比单桩基础,加翼桩基础能够有效降低桩身位移和桩身弯矩,提高基础的水平承载力。研究了不同加载角度和竖向荷载作用下的桩身位移,发现对加翼桩基础无明显影响。
本文研究了加翼桩基础在不同影响因素下的水平承载特性,发现加翼桩基础表现出了更加优异的承载性能,本文研究结果可为实际工程提供科学的数据支撑和理论依据。