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传统吸力基础是一个单桶结构,被广泛作为海洋平台、漂浮结构的基础,近年来也被推广到海上风电塔架。作为风电塔架基础,要充分提高其水平承载能力。为此,提出一种改进的基础形式—裙式吸力基础。采用Z_SOIL有限元软件,针对砂土地基,从水平单调加载和循环加载两个方面,对传统单桶吸力基础和裙式吸力基础进行了承载性能对比研究,得到了相应的荷载-位移曲线。研究结果表明,裙式吸力基础由于设置了"裙"结构,显著提高了其抵抗水平静载和循环水平动力荷载的能力,并能有效控制基础的水平位移,是值得推广应用的一种新型海洋工程基础形式。 相似文献
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吸力基础与海洋工程大直径钢桩相比，具有成本低、安装周期短、对环境影响小、不受海况影响及可回收再利用等优点，近年来在海上风电工程中得到推广应用。吸力基础沉贯至海床预定位置，是其发挥承载力和确保服役稳定性的前提。海床地基土体常以分层土形式分布，且各层土体强度、压缩性和渗透性等存在显著差别，导致吸力基础吸力沉贯机理非常复杂。明确吸力基础在分层土中沉贯特性，有助于指导吸力基础在海上风电工程中的推广应用。对目前吸力基础在分层土中沉贯特性研究进行综述和总结，归纳了其沉贯机理研究进展，并对影响吸力基础在分层土中沉贯因素进行了分析；提出了分层土中吸力基础沉贯的研究方向和改进的沉贯方法。 相似文献
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近年来大直径钢圆筒结构在离岸人工岛工程中得到应用，如港珠澳大桥人工岛即采用振动下沉的方式安装钢圆筒，该方法对施工条件、装备以及施工控制技术要求较高。提出一种新型隔舱吸力式钢圆筒结构，在钢圆筒内部设置隔舱板，将结构分为上下两个隔舱，通过对下舱抽气实现隔舱吸力式钢圆筒在负压作用下的下沉安装。设计了隔舱吸力式钢圆筒安装及水平承载力模型试验，对比了负压贯入的隔舱吸力式钢圆筒和压力贯入的传统钢圆筒结构的贯入阻力及承载特性，分析了改变隔舱吸力式钢圆筒上下舱高度比L1/L2对其沉贯过程及承载特性的影响。结果表明，采用负压吸力沉贯的隔舱吸力式钢圆筒相比于采用压力贯入的传统钢圆筒结构的贯入阻力减小，水平极限承载力提高。在极限水平荷载作用下，随着隔舱吸力式钢圆筒的L1/L2从2.28减小到1.00、0.56，转动中心位置上移，水平极限承载力及弯矩承载力得到显著提高。 相似文献
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针对吸力式沉箱在黏性底床中沉贯安装的减阻问题,基于黏性泥沙的流变特性,开展了一系列不同振动荷载作用下的室内沉贯模型试验,分析了振动荷载对吸力式沉箱沉贯过程的影响和沉贯减阻效果。试验结果表明：在压力沉贯阶段或吸力沉贯阶段施加高频振动荷载,均能促使吸力式沉箱侧壁周围的土体发生流化,有效降低沉箱的沉贯阻力;减阻效果与振动频率和沉箱的长径比有关,与振动频率成正比,与沉箱的长径比成反比;存在一个临界频率,当振动频率大于该频率后,沉贯阻力随频率的减小不明显;施加高频振动荷载有助于减小吸力沉贯阶段沉箱内的土塞高度,促进沉箱沉贯到位。研究成果可为黏性泥沙流变减阻技术在吸力式沉箱中的应用提供理论依据和技术参考。 相似文献
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海上平台桶基沉贯渗流场的有限元法数值模拟 总被引：3，自引：1，他引：2
桶形基础平台是一种新型的海洋平台,这种型式的平台与传统的导管架式平台的主要区别在于采用桶形基础代替打下桩基础,桶形基础的负压沉贯过程是一个复杂的水动力过程,其关键在于主动脉施加的桶内外压力差产生渗流场,渗流场的形成与发展对于负压沉贯有决定性的影响。本文用有限元分析方法对桶形基础负压沉贯流流场进行动态模拟,建立了桶形基础负压沉贯过程中渗流场的有限元分析模型,模型试验的结果与按有限元分析计算模型得一的 相似文献
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针对粉土中吸力桶在吸力沉贯中的两个关键性问题——沉贯阻力和内部土体稳定性,在自行研制的试验平台上进行了一系列吸力桶沉贯模型试验。试验结果表明,粉土中吸力沉贯时,Andersen所提供的基于CPT锥尖强度的阻力计算公式能较好预测阻力发展趋势,但计算结果偏小;而修正的承载力公式预测结果在沉贯前期与实测值较吻合,沉贯后期预测偏大。吸力沉贯前期,贯入阻力随深度稳步增长,直到贯入深度达到某个临界值后,阻力增长缓慢甚至保持不变。桶内粉土在吸力作用下的失稳机理与黏土或砂土不同,在渗透力作用下表现为从土层表面开始的自上而下管涌或渗流侵蚀。沉贯后期,端部土体在较高水头差下发生失稳并向桶内流动,造成了桶内土体密度降低,端阻力与内壁摩阻力降低,总贯入阻力主要由外壁摩阻力提供。并结合有限元模拟对上述实验现象的内在机理进行了解释。 相似文献
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为补充DNVGL-RP-C212规范关于混合土层内吸力筒沉贯阻力计算参数的不确定描述，基于长乐外海风电场多个吸力筒基础的沉贯负压监测成果，对黏土—砂混合土层内吸力筒沉贯阻力算法进行研究。提出了基于黏粒含量确定侧阻力修正系数kf的算法，引入桩基工程中基于静力触探试验（CPT）的fs计算桩侧剪切强度的经验算法，并对其进行修正，用于计算吸力筒的沉贯侧阻力。对两种算法的准确性进行了验证，对其可靠性进行比较，提出了以前者计算结果为准，后者计算结果作为校核依据的建议。 相似文献
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为了验证美国石油学会(American Petroleum Institute, API)规范的理论计算分析结果同现场实证试验数据的一致性以及调平新技术的有效性,以大唐大连市庄河海上风电场址Ⅰ(100 MW)海上风电项目吸力式三筒导管架基础为研究对象,运用API规范的静力平衡法、屈曲分析、土塞理论,以及SACS与ANSYS有限元分析软件进行吸力筒导管架沉贯的土塞、沉贯可行性、贯入屈曲、竖向承载力及吊装适应能力的一系列力学分析,通过将吸力式三筒导管架沉贯过程实际监测的土塞高度、负压、承载力、屈曲变形数据同理论计算结果进行比对分析,验证了API规范的理论计算分析结果与现场实证试验数据之间具有良好的拟合度。而“水上星站差分定位+姿态监测及定向的测量+无线网桥通讯组合”和“吸力筒吸力贯入装备一体化系统智能控制系统”两种新技术的应用,成功达成了吸力筒导管架基础功能性的实现。本研究证明了API规范理论分析的准确性和新调平技术的有效性,同时本研究的创新吸力筒式基础可以大幅节约钢材,能显著降低海上风电项目投资成本,经济价值高,有望成为未来海上风电项目的主要基础型式之一。 相似文献
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风机基础作为海上风机整体结构的重要组成部分,承受着上部风机所受到的风浪流荷载,并且对风机的安全性及可靠性至关重要。吸力式桶形基础由于其安装简单和可重复利用等优点,在海洋平台基础中得到了广泛应用,并逐步应用于海上风机基础中。但由于海上风机与海洋平台在海洋环境中的荷载工况有一定的差别,仍需要通过对其承载特性研究现状进行全面认识,以实现吸力式桶形基础在海上风机基础中的可靠应用。文中通过总结和评价现有研究对桶形基础在不同土体条件以及荷载条件下进行试验及数值模拟分析得到的研究结果,综述了静荷载和循环荷载作用下砂土和黏土中的吸力式桶形基础的承载特性研究现状,以及海上风机吸力式桶形基础的相关研究。文章展望了目前应用于海上风机基础的桶形基础仍缺乏的研究,为海上风机吸力式桶形基础的可靠应用及后续研究提供重要参考。 相似文献
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复合加载条件下吸力式沉箱基础承载特性数值分析 总被引：2，自引：0，他引：2
吸力式沉箱基础的承载特性是海洋工程结构设施建造与设计中的一个关键问题。这种新型的深水海洋基础型式,通常承受竖向上拔荷载与水平荷载的共同作用,其工作性能与设计理论远远不能满足工程实践的需要。本文采用有限元分析方法对吸力式沉箱基础的极限承载特性进行数值计算。以大型通用有限元分析软件ABAQUS为平台,通过二次开发,数值实现了Swipe试验加载方法和固定位移比分析方法,针对不同的沉箱长径比、土的强度折减系数,探讨了沉箱基础在垂直上拔荷载和水平荷载单调联合作用下的极限承载力,通过对不同荷载组合的数值计算构造了复合加载条件下沉箱基础破坏包络面。 相似文献
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提出了由物质试验方法初步选择的一种可操作的单只桶基安全负压沉贯操作程序,它可作为试验室内多桶基导管架物模试验以及海上（近）原型尺度桶基试验实施负压沉贯操作方法的试验依据,通过对这些试验及其操作程序的修正和完善,可为实际桶基实施海上沉贯作业出一种可靠,安全的操作程序或方法。 相似文献
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The seepage field generated by suction penetration of a bucket foundation into sea floor is numerically simulated with a finite element method. The water head and its gradient on both sides of the bucket wall in the seepage field are computed and the results are applied to the calculation of penetration resistance versus penetration depth. Also, allowable suction pressures with various penetration depths are provided for platform installation. The engineering parameters given in this paper were adopted in the design of the first platform (CB20B) with suction-penetrated buckets as foundations in China. This platform has successfully been launched into operation for the offshore oilfield development at the Yellow River Submersed Delta. 相似文献
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Determining the ultimate capacity of suction caissons in response to combined vertical, horizontal, and moment loading is essential for their design as foundations for offshore wind turbines. However, the method implemented for stability analysis is quite limited. Numerical limit analysis has an advantage over traditional limit equilibrium methods and nonlinear finite element methods in this case because upper and lower bounds can be achieved to ensure that the exact ultimate capacity of the caisson falls within the appropriate range. This article presents theories related to numerical limit analysis. Simulations are conducted for centrifuge model tests, the findings of which reveal the ability of numerical limit analysis to deal with the inclined pullout capacity of suction caissons. Finally, this article proposes an estimation of the ultimate capacity of a 3.5 MW offshore wind turbine foundation on normally consolidated clay based on the typical environmental parameters of Bothkennar, Scotland. Undrained failure envelopes and safety factors are obtained for suction caissons with different embedment ratios. Failure mechanisms, plastic zones, clay stress distributions, and the influence of the skin friction coefficients of caissons are discussed in detail. 相似文献
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Existing tripod suction bucket foundations, utilised for offshore wind turbines, are required to resist significant lateral loads and overturning moments generated by wind and currents. This paper presents an innovative type of tripod bucket foundation, ‘hybrid tripod bucket foundation’, for foundations of offshore wind turbines, which has the ability to provide a larger overturning capacity compared with conventional tripod buckets. The proposed foundation consists of a conventional tripod bucket combined with three large circular mats attached to each bucket. A series of experiments were conducted on small-scale models of the proposed foundation subjected to overturning moment under 1g conditions in loose sand. Different circular mat diameter sizes with various bucket spacings were considered and the results were compared with conventional tripod bucket foundation. Finite element models of the proposed foundation were developed and validated using experimental results and were used to conduct a parametric study to understand the behaviour of the hybrid tripod bucket foundation. The results showed that there is a significant increase in overturning capacity provided by the novel foundation. The results of this work can significantly improve lowering the costs associated with installation of foundations to support offshore wind turbines. 相似文献
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复合加载下桶形基础循环承载性能数值分析 总被引：1，自引：0，他引：1
作为一种新型基础形式,吸力式桶形基础除了承受海洋平台结构及自身重量等竖向荷载的长期作用之外,往往还遭受波浪等所产生的水平荷载及其力矩等其它荷载分量的瞬时或循环作用。对复合加载模式下软土地基中桶形基础及其结构的循环承载性能尚缺乏合理的分析与计算方法。应用Andersen等对重力式平台基础及地基所建议的分析方法,基于软黏土的循环强度概念,在大型通用有限元分析软件ABAQUS平台上,通过二次开发,将软土的循环强度与Mises屈服准则结合,针对吸力式桶形基础,基于拟静力分析建立了复合加载模式下循环承载性能的计算模型,并与复合加载作用下极限承载性能进行了对比。由此表明,与极限承载力相比,桶形基础的循环承载力显著降低。 相似文献