巖石錨桿基礎在風電基礎工程中的應用與研究

【摘要】：巖石錨桿基礎因其抗拔性優(yōu)越、經(jīng)濟環(huán)保且安全適用,已被應用于山區(qū)風力發(fā)電機組基礎之中。但巖石錨桿基礎在極端荷載作用下,承載機理較為復雜,破壞機制尚不明確,且關于巖石錨桿基礎的設計尚缺少成熟的理論指導。本文以煙臺內(nèi)陸風電場風電基礎工程為依托,采用對比設計與數(shù)值模擬的方法對巖石錨桿基礎在風電基礎工程中的設計與應用進行了研究,同時推導出了基于極限分析上限法的巖石錨桿極限承載力的計算公式,主要研究內(nèi)容如下:(1)運用兩種不同的設計方法對風電基礎進行了對比設計,并按規(guī)范要求對相關設計要點進行了驗算。對比結果表明:采用巖石錨桿基礎設計,基礎的工作量及總造價大大降低,基礎抗彎性能得到明顯改觀。(2)基于極限分析上限法的基本原理,對倒錐體破壞模式構建機動容許速度場,并結合小而非零拉伸截斷改進的Mohr-Coulomb準則,推導出了相應的巖石錨桿極限承載力計算公式。并將該計算方法所得結果與已有現(xiàn)場試驗結果進行對比,對比結果表明:上限法計算結果與試驗結果較接近,該計算方法具有一定的可靠性。(3)采用數(shù)值模擬的方法,模擬分析了不同工況下巖石錨桿基礎方案的可行性;得到了基礎與地基在不同工況下的位移及應力分布云圖。分析了錨桿在不同錨桿長度、不同孔徑等影響因素作用下錨桿的軸力以及粘結應力的分布曲線變化規(guī)律。 【關鍵詞】：巖石錨桿基礎 對比設計 極限分析上限法 極限承載力 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：湖南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU476
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 選題背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 巖石錨桿基礎承載特性及破壞機制10-12
• 1.2.2 巖石錨桿基礎臨界錨固長度12
• 1.2.3 錨桿粘結應力的分布規(guī)律12-14
• 1.3 基礎的錨固分類14-16
• 1.3.1 承受切向力的基礎14-15
• 1.3.2 承受傾覆力矩的基礎15-16
• 1.4 本文研究內(nèi)容16-19
• 第二章 風電基礎對比設計19-35
• 2.1 風電基礎的荷載工況19
• 2.2 風電機組塔址工程地質(zhì)條件及工程地質(zhì)評價19-20
• 2.3 常規(guī)風電基礎設計20-27
• 2.3.1 基礎偏心20-21
• 2.3.2 基礎底面壓力21
• 2.3.3 抗沖切驗算21-22
• 2.3.4 設計配筋22
• 2.3.5 地基變形22-25
• 2.3.6 工程計算內(nèi)容25-27
• 2.4 巖石錨桿基礎設計27-33
• 2.4.1 常規(guī)設計方法的不足27-28
• 2.4.2 設計參數(shù)驗算28-32
• 2.4.3 設計對比32-33
• 2.5 本章小結33-35
• 第三章 巖石錨桿基礎抗拔承載力計算方法的探究35-49
• 3.1 錨固系統(tǒng)的破裂面形式35-36
• 3.2《技術規(guī)定》中的計算方法36-37
• 3.3 極限平衡法37-40
• 3.3.1 基于錨桿界面破壞的錨桿承載力理論37-38
• 3.3.2 基于圍巖強度的極限平衡法38-40
• 3.4 極限分析法40-46
• 3.4.1 小而非零拉伸截斷改進的MOHR-COULOMB準則及其相關聯(lián)的流動法則41-42
• 3.4.2 巖石錨桿極限承載力的極限分析上限解42-46
• 3.5 本章小結46-49
• 第四章 數(shù)值模擬49-73
• 4.1 FLAC軟件介紹49-56
• 4.1.1 軟件的基本原理及計算循壞49-51
• 4.1.2 FLAC3D分析的使用領域51
• 4.1.3 本構模型的類型及選擇51-54
• 4.1.4 FLAC3D中錨索(CABLE)單元54-56
• 4.2 巖石錨桿基礎的沉降及錨桿受力分析56-67
• 4.2.1 模型建立及參數(shù)的選用56-59
• 4.2.2 荷載和邊界條件59
• 4.2.3 巖石錨桿基礎的沉降分析59-64
• 4.2.4 巖石錨桿基礎的錨桿受力分析64-67
• 4.3 數(shù)值模擬的影響因素67-70
• 4.3.1 錨桿承載能力的影響因素模擬分析67-70
• 4.4 本章小結70-73
• 第五章 結論與展望73-75
• 5.1 結論73-74
• 5.2 展望74-75
• 參考文獻75-79
• 致謝79-81
• 附錄A：攻讀學位期間發(fā)表的論文及參與科研項目情況81

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