海上風(fēng)電裙式吸力錨基礎(chǔ)沉貫及滲流規(guī)律研究

【摘要】：吸力基礎(chǔ)是海洋工程中一種新型的基礎(chǔ)型式,它通常是底部敞開(kāi),頂部封閉的鋼制圓筒結(jié)構(gòu),通過(guò)自重及在筒內(nèi)壁與海床之間施加負(fù)壓沉入海床,能承受巨大的水平荷載和彎矩作用。由于費(fèi)用經(jīng)濟(jì)、方便施工、可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于海洋平臺(tái)、海洋浮動(dòng)式結(jié)構(gòu)等,近年來(lái),也被作為淺海風(fēng)力發(fā)電工程的基礎(chǔ)。由于吸力基礎(chǔ)易遭受較大的水平動(dòng)力荷載和彎矩,從而可能產(chǎn)生較大的水平位移和轉(zhuǎn)角；同時(shí),由于海床的沖刷作用,會(huì)大大降低其承載能力。為克服這些不足,并結(jié)合海上風(fēng)電工程的受力特點(diǎn)提出了一種新型吸力基礎(chǔ)形式一裙式吸力錨基礎(chǔ),這種新型吸力基礎(chǔ)能夠顯著提高抵抗海床沖蝕和承載能力。 基于分析傳統(tǒng)吸力基礎(chǔ)砂土地基、粘性土地基以及層狀土地基的沉貫方法,拓廣到了裙式吸力錨基礎(chǔ)中,從而研究該基礎(chǔ)型式在相應(yīng)地基中的可沉貫性以及負(fù)壓沉貫所需要的吸力；并且與相同情況下的傳統(tǒng)吸力錨進(jìn)行了比較分析,進(jìn)一步證明了所提出的裙式吸力錨基礎(chǔ)具有較好的沉貫性能,并具有工程實(shí)踐推廣價(jià)值。 通過(guò)對(duì)裙式吸力錨基礎(chǔ)可沉貫性的解析計(jì)算和負(fù)壓沉貫滲流場(chǎng)的數(shù)值模擬,得出了有價(jià)值的結(jié)論。論文的主要研究工作及結(jié)論包括以下方面： (1)在飽和砂土地基,粘性土地基以及層狀(砂土+粘土)地基中,裙式吸力錨基礎(chǔ)可順利沉貫到海床的預(yù)定深度。這說(shuō)明裙式吸力錨基礎(chǔ)具有較好的沉貫性能,因此,提出的裙式吸力錨基礎(chǔ)是可行的。 (2)沉貫過(guò)程中層狀地基情況比單一砂土地基、單一粘性土地基復(fù)雜的多,即沉貫性比單層地基要困難得多,所需吸力也大很多。 (3)針對(duì)裙式吸力錨基礎(chǔ)負(fù)壓沉貫過(guò)程桶體周圍形成的滲流場(chǎng),通過(guò)改變主桶內(nèi)海床泥面水頭邊界條件來(lái)模擬不同的貫入負(fù)壓,從而建立了裙式吸力錨基礎(chǔ)負(fù)壓沉貫滲流場(chǎng)數(shù)值分析模型,確定了沉貫過(guò)程中地基土性參數(shù)對(duì)滲流場(chǎng)水頭分布及滲流水頭損失等滲流場(chǎng)特性的作用。 (4)利用有限元數(shù)值計(jì)算方法對(duì)離岸裙式吸力錨基礎(chǔ)負(fù)壓沉貫過(guò)程中主桶桶體周圍土體滲流場(chǎng)的特性進(jìn)行了分析,得出了不同海床地基土中裙式吸力錨基礎(chǔ)負(fù)壓沉貫滲流場(chǎng)的規(guī)律,并通過(guò)對(duì)實(shí)例的分析,計(jì)算結(jié)果和結(jié)論令人滿意,說(shuō)明所提出的裙式吸力錨基礎(chǔ)具有工程實(shí)用性,并為對(duì)裙式吸力錨基礎(chǔ)負(fù)壓沉貫過(guò)程中負(fù)壓的控制以及吸力基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)、施工等現(xiàn)實(shí)應(yīng)用提供了依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】：海洋工程 裙式吸力錨 有限元 負(fù)壓沉貫 沉貫阻力 滲流場(chǎng) 滲流梯度
【學(xué)位授予單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：P75
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 1 緒論12-24
• 1.1 研究目的及意義12-17
• 1.2 吸力錨的型式和工作機(jī)理17-19
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-22
• 1.4 研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)22-24
• 2 裙式吸力錨基礎(chǔ)的可沉貫性理論分析24-46
• 2.1 引言24
• 2.2 裙式吸力錨基礎(chǔ)在砂土地基中的沉貫可行性分析24-34
• 2.3 裙式吸力錨基礎(chǔ)在粘性土地基中的沉貫可行性分析34-40
• 2.4 裙式吸力錨基礎(chǔ)在層狀地基中的沉貫可行性分析40-45
• 2.5 小結(jié)45-46
• 3 裙式吸力錨基礎(chǔ)沉貫土力學(xué)原理和數(shù)值分析46-60
• 3.1 滲流計(jì)算基本原理46-51
• 3.2 裙式吸力錨基礎(chǔ)沉貫滲流場(chǎng)的基本方程和定解條件51-52
• 3.3 裙式吸力錨基礎(chǔ)沉貫分析的作用機(jī)理52-53
• 3.4 砂土環(huán)境下裙式吸力錨基礎(chǔ)沉貫過(guò)程數(shù)值計(jì)算53-59
• 3.5 小結(jié)59-60
• 4 裙式吸力錨基礎(chǔ)滲流場(chǎng)有限元數(shù)值分析60-82
• 4.1 引言60
• 4.2 有限元計(jì)算分析60-78
• 4.3 負(fù)壓沉貫過(guò)程中滲流梯度及其分布形式的劃分78-80
• 4.4 小結(jié)80-82
• 5 裙式吸力錨基礎(chǔ)模型試驗(yàn)82-89
• 5.1 模型試驗(yàn)的制備82-84
• 5.2 裙式吸力錨基礎(chǔ)的沉貫過(guò)程84-85
• 5.3 結(jié)果與分析85-89
• 6 結(jié)論與展望89-91
• 6.1 結(jié)論89-90
• 6.2 展望90-91
• 致謝91-92
• 攻讀碩士期間主要成果及科研情況92-93
• 參考文獻(xiàn)93-96

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