筒型基礎(chǔ)與單樁相結(jié)合的新型復(fù)合風(fēng)電基礎(chǔ)研究

【摘要】：本文提出了一種筒型基礎(chǔ)與單樁基礎(chǔ)相結(jié)合的新型海上風(fēng)電基礎(chǔ)形式—樁-筒組合基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)單樁基礎(chǔ)相比，樁-筒組合基礎(chǔ)改變了傳統(tǒng)單樁基礎(chǔ)的承載力提供模式和變形模式，可通過減小樁長、樁徑、樁壁厚等途徑降低整體用鋼量。沉放入位的筒型基礎(chǔ)可有效解決樁基定位問題。在等用鋼量下，樁-筒組合基礎(chǔ)可以承擔(dān)更大荷載，應(yīng)用到更大功率風(fēng)機(jī)上。基于現(xiàn)有單樁基礎(chǔ)及筒型基礎(chǔ)承載力與變形理論，提出兩種豎向極限破壞模式及一種水平極限破壞模式，建立砂土及黏土中的樁-筒組合基礎(chǔ)極限豎向及水平承載力計(jì)算公式，分析不同參數(shù)對豎向及水平承載性能的影響。理論分析表明，樁-筒組合基礎(chǔ)豎向承載性能隨著土體容重、抗剪強(qiáng)度、樁入土深度、樁徑、筒體外徑及筒壁高度的增大而提高，水平承載性能隨著土體抗剪強(qiáng)度、樁入土深度、樁徑及筒體外徑的增大而提高。通過大型有限元軟件ABAQUS，建立單樁及樁-筒組合基礎(chǔ)模型，利用力加載和位移加載兩種控制方法，對承載性能的影響因素進(jìn)行研究比對。結(jié)果表明，有限元分析結(jié)果與理論分析結(jié)果吻合較好，樁-筒組合基礎(chǔ)承載性能影響因素、影響規(guī)律及變形模式與理論分析相同。根據(jù)理論及有限元研究結(jié)果，考慮經(jīng)濟(jì)性及施工可行性要求，給出樁-筒組合基礎(chǔ)尺寸的建議取值：樁入土深度取4-6倍樁徑，樁壁厚取1/100樁徑，筒外徑取2-4倍樁徑，筒入土深度取0.5-1倍樁徑，筒上部高度取與下部相等。根據(jù)實(shí)際工程荷載及地質(zhì)條件，控制總用鋼量相等，設(shè)計(jì)出3MW風(fēng)機(jī)單樁基礎(chǔ)及樁-筒組合基礎(chǔ)。計(jì)算表明，樁-筒組合基礎(chǔ)較單樁基礎(chǔ)相比，可有效降低基礎(chǔ)水平度和位移，提高承載性能。樁-筒組合基礎(chǔ)破壞模式為轉(zhuǎn)動(dòng)破壞，轉(zhuǎn)動(dòng)中心位于筒底與樁底之間的某點(diǎn)上。研究結(jié)果為工程實(shí)踐提供了一定的參考意見。 【關(guān)鍵詞】：樁-筒組合基礎(chǔ) 承載性能 理論分析 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TU476.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-12
• 1.1 引言8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 海上風(fēng)電單樁基礎(chǔ)研究發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 海上風(fēng)電筒型基礎(chǔ)研究發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容11-12
• 第二章 樁-筒組合基礎(chǔ)承載性能理論分析12-30
• 2.1 單樁基礎(chǔ)承載性能理論分析12-20
• 2.1.1 單樁基礎(chǔ)豎向承載性能理論分析12-15
• 2.1.2 單樁基礎(chǔ)水平承載性能理論分析15-20
• 2.2 筒型基礎(chǔ)承載性能理論分析20-23
• 2.2.1 筒型基礎(chǔ)豎向承載性能理論分析20-22
• 2.2.2 筒型基礎(chǔ)水平承載性能理論分析22-23
• 2.3 樁-筒組合基礎(chǔ)承載性能理論分析23-29
• 2.3.1 樁-筒組合基礎(chǔ)豎向承載性能理論分析23-25
• 2.3.2 樁-筒組合基礎(chǔ)水平承載性能理論分析25-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 樁-筒組合基礎(chǔ)承載性能三維有限元分析30-52
• 3.1 有限元相關(guān)理論介紹30-33
• 3.1.1 有限元基本原理30
• 3.1.2 ABAQUS 有限元軟件介紹30-31
• 3.1.3 材料本構(gòu)關(guān)系介紹31-32
• 3.1.4 接觸模擬32-33
• 3.2 樁-筒組合基礎(chǔ)三維有限元模型的建立33-38
• 3.2.1 模型參數(shù)33-35
• 3.2.2 模型邊界條件及接觸設(shè)置35-36
• 3.2.3 模型網(wǎng)格劃分及加載方式36-37
• 3.2.4 模型的初始地應(yīng)力平衡37-38
• 3.3 有限元模型結(jié)果分析38-50
• 3.3.1 土質(zhì)參數(shù)變化對基礎(chǔ)靜承載性能的影響40-44
• 3.3.2 樁入土深度變化對基礎(chǔ)靜承載性能的影響44-45
• 3.3.3 樁壁厚變化對基礎(chǔ)靜承載性能的影響45-47
• 3.3.4 筒體外徑變化對基礎(chǔ)靜承載性能的影響47-49
• 3.3.5 筒壁高度變化對基礎(chǔ)靜承載性能的影響49-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 第四章 實(shí)例分析52-60
• 4.1 工程概況52-53
• 4.2 數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析53-59
• 4.2.1 承載力與變形分析53-58
• 4.2.2 土體破壞模式分析58-59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 第五章 結(jié)論與展望60-62
• 5.1 結(jié)論60-61
• 5.2 展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明66-67
• 致謝67

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