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用于海洋平台的吸力式桩桶基础作为一种新型平台基础正逐渐成为人们研究的重点。为研究吸力式桩桶单桩基础的受力特性，对V-H（竖向—水平）联合荷载作用下的吸力式单桩基础桩土的承载特性进行了数值模拟，并将数值模拟的有限元解通过与API规范中对p-y曲线的计算方法进行对比来验证有限元模型的可行性，最后采用分级作用力的加载方式对其破坏包络曲线进行绘制，并推导出相应的函数表达式。研究表明，采用ABAQUS有限元分析软件对吸力式桩桶进行数值模拟是可行的，随着对吸力式桩桶所施加V-H联合荷载的不断增大，吸力式桩桶所能体现的应力和弯矩极限值也在随之增大，其位移变化主要在施加荷载的区域附近，最后在联合荷载作用下所体现的极限承载状态，即包络曲线大致呈四分之一的椭圆形状。 相似文献
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针对用于海上风力发电机的伞式吸力锚基础(USAF)实际条件下的受力特点，采用数值模拟方法，基于大型通用有限元软件ABAQUS构建数值计算模型，对伞式吸力锚基础在H-V、H-T、V-T荷载平面内以及H-V-T非共面复合加载模式下的承载特性进行分析，进而推导其破坏包络面数学表达式。分析中采用固定位移比加载法进行复合加载，并将桶顶位移作为失效破坏标准。结果表明：(1)拟定的应力归一化复合加载破坏包络面椭圆曲线方程可以较好地模拟不同主筒长径比USAF在不同荷载空间内的破坏包络面形式；(2)H-T空间内USAF复合承载性能随主筒长径比(L/D)的增大而提高，而H-V、V-T空间内变化不明显；(3)绘制了H-V-T空间内USAF三维破坏包络面，可根据实际受荷状态与包络面之间的相对位置关系，评价实际工况下伞式吸力锚基础的稳定性。 相似文献
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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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基于验证的三维有限元方法,考察了斜壁桶形基础的承载特性,得到了变形网格、位移增量分布、位移等值面分布等结果,探讨了斜壁倾角与各极限承载力之间的定量关系。计算表明,桶形基础发生竖向位移时,主要是桶体内部和桶基正下方的土体发生沉降,而桶侧的土体基本不发生沉降。桶形基础受到水平荷载发生转动时,转动中心轴大致位于桶基底面内,桶基水平承载力主要由桶内土体和桶基外侧中上部受压侧土体产生的抵抗反力构成。桶基因受到较大竖直向上荷载而失效时,桶内土体和桶基外侧靠近海床面附近土体产生了较大的向上位移。桶壁倾角β每增加1°,竖向抗压极限承载力、竖向抗拔极限承载力、水平极限承载力分别提高12%、17.4%及3.8%。 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，并逐步被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。本文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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畸形波作用下JIP Spar平台波浪力分析 总被引：2，自引：1，他引：1
利用时域高阶边界元法研究畸形波、系泊系统与浮式结构物耦合作用问题,运用四阶Runge-Kutta方法更新下一时间步的波面和速度势,采用非线性有限元法模拟系泊缆索的各种受力及缆索的弹性变形。以Longuet Hinggins模型为基础,调整组成波的初相位,在很短的波列中得到满足畸形波定义的波形。分析了聚焦位置、初始相位、谱峰周期、谱宽以及水流参数等对系泊JIP Spar平台缆绳力和波浪荷载的影响。将入射波浪的聚焦点分别设置在平台的迎浪侧和背浪侧,分析缆绳力和波浪荷载聚焦峰值,模拟结果发现其最大值产生在聚焦点为迎浪侧的情况。当聚焦点在迎浪侧时,缆绳力和波浪荷载聚焦峰值随着初相位的增加而减小,随着谱宽的增加而减小,而随着谱峰周期的增加而增加。 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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Spar平台吸力式基础极限承载特性数值分析 总被引：2，自引：0，他引：2
以国外某深海Spar平台工程为背景,针对其所采用的细长型吸力式基础的抗拔承载特性进行三维有限元数值分析.分析中充分考虑土体强度、加载位置和加载角度对吸力式基础极限抗拔承载力的影响,本构模型中钢筒基础采用弹塑性模型.分析结果表明,吸力式基础的极限抗拨承载力随着土体强度的增大而增大,倾斜加载时在基础插入土体部分中点左右加载可取得最大的极限承载力,极限抗拔承载力还随着加载角度的增大而增大.吸力式基础存在倾斜加载时桶基础与桶内外土体的共同塑性屈服破坏和垂直加载时桶外土体的局部剪切破坏等两种不同的破坏模式. 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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以一6.7 MW风机为研究对象，提出了一种适用于30~50 m水深的海上风电倒Y形导管架筒型基础结构型式，采用三维精细有限元模型对结构的受力特性展开研究，包括结构的自振特性以及在随机风浪流荷载作用下的动力响应。研究结果表明，倒Y形导管架筒型基础采用“三腿变六腿”导管架的结构型式，能够更加有效的将上部荷载传递至下部筒型基础，具有较好的受力特性和传力体系；整机结构的前两阶自振频率均在风机允许运行的频率范围内；在50年一遇极端随机风浪流荷载作用下，整机结构的位移响应和应力响应，均可满足结构安全使用要求。 相似文献
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A shallow suction bucket is a new foundation type for offshore wind turbines. Due to its large size and bulky shape, the bucket and the soil within the bucket do not necessarily deform as a whole. Moreover, limited research has been conducted on the hydrodynamic wave influence on the shallow bucket bearing response. These factors pose great challenges to the shallow bucket foundation design. This paper presents a set of centrifuge tests of a shallow bucket model subjected to monotonic and dynamic lateral loads to study the lateral bearing response of shallow bucket foundations in the field under combined loads induced by wind, waves, etc. In addition to the routine measurements (e.g., load-displacement), the soil pressures on the bucket and the distribution and evolution of the excess pore pressures in the surrounding soils are also obtained. The deformation pattern of the bucket (e.g., rotation center) is revealed through displacement measurements. Finally, the proposed easy-to-use analytical equations using the limit equilibrium to assess the bearing capacity of bucket foundations, taking into account the influence of the soil strength degradation caused by hydrodynamic wave loadings, are found to yield good results upon comparison with the centrifuge data, providing useful guidelines for the design of shallow bucket foundations. 相似文献
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针对海上风电负压桶型基础,以提高桶基水平承载性能和降低结构动力响应为目的,提出了一种加装稳定翼的负压桶型基础型式。通过在桶身设置一组稳定翼,使得桶周土抗力得以充分利用。以单立柱负压桶基为例,建立桶土全实体有限元模型,进行了静力分析和包括模态分析、瞬态分析、谱分析在内的动力分析。结果表明:稳定翼的设置增强了桶基水平承载性能;水平位移和动力响应显著减小;结构低阶固有频率略有提高。 相似文献
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桩-筒组合基础是将单桩基础与筒型基础组合的一种新型海上风电基础形式,其受力模式不同于传统桩基基础,优点是可通过合理减小桩长、桩壁厚等途径提高承载性能。基于极限地基反力法,提出单层黏土中桩-筒组合基础受力模式及水平承载力的计算方法。利用力加载和位移加载两种控制方法进行数值分析,研究水平承载性能的影响因素。结果表明,在一定范围内,桩-筒组合基础水平承载性能随桩入土深度、桩壁厚、筒外径的增大而提高。基于实际工程,对等用钢量的单桩基础与组合基础进行比较计算,结果表明,桩-筒组合基础可有效降低基础倾斜度和位移,提高承载性能。 相似文献
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Suction caissons are considered as an alternative foundation solution for offshore wind turbines. In the present study, three-dimensional finite element (FE) analyses are performed to assess the behavior of a bucket foundation and soil supporting the bucket under cyclic and monotonic loading conditions. A parametric study is also performed for a wide range of bucket geometries and two different soil densities. The results indicate that bucket geometry and soil properties significantly affect the foundation response due to cyclic loading conditions. The bucket with the smallest geometry installed in medium dense soil exhibits the lowest stiffness in initial loading and then with the progress of cyclic loads experiences lower stiffness compared to the caissons with larger geometries. The sensitivity of the foundation response to the soil density is higher than its geometry. The bucket under the lowest vertical load experiences the lowest stiffness in both virgin loading and during the progress of cyclic loads. The highest soil displacement is observed near the lid at the interior of the bucket. Stresses caused by cyclic loading belong to certain ranges. Additionally, increases in the skirt length result in increases in the stress ranges and shift the range to the right side. With respect to the monotonic loading conditions, normalized diagrams are proposed that can be used for the preliminary design of suction bucket foundations. 相似文献
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研究浅水半潜式大功率浮式风力机波浪载荷和气动力引起的基础结构疲劳损伤,揭示基础结构的疲劳损伤机理。采用谱疲劳损伤计算分析方法,以10 MW风力机为例,计算波浪载荷引起的热点应力及多种海况引起的疲劳损伤。采用叶素动量理论并基于所在海域的风速分布,计算叶轮转动引起的气动力及其引起的疲劳损伤。计算结果表明,对于半潜式三立柱浮式风力机,波浪载荷引起的基础结构应力远大于气动力引起的基础结构应力,基础结构损伤主要是由波浪载荷引起,气动力引起的浮式基础结构的损伤为10-3量级,而波浪载荷引起的损伤为10-1量级。 相似文献
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以广东省某海域海上风电项目为背景,针对六边形钢混组合筒型基础海上建造过程中敞口筒裙无法自浮移位及基础整体起浮稳性不足的问题,提出了一种基于助浮浮箱提高基础移位及起浮稳性的技术,并分别基于SESAM和ABAQUS软件进行了整体浮稳性分析与结构强度校核。计算结果表明：在浮箱助浮作用下,可将基础满足稳性要求的吃水深度从13 m减小至8 m,极大地降低了对基础制造海域水深的要求;敞口筒裙—浮箱移位及筒型基础—浮箱起浮过程中,其整体垂荡与纵摇固有周期均随吃水深度的增加而增大,且两种结构分别在7 m和8 m吃水深度下的运动响应最优;移位及起浮过程中,浮箱与基础结构的应力均满足结构强度要求。此项技术的研究及在广东省某海域的成功应用,为推动在更多的浅海区域预制大型筒型基础结构提供了可借鉴的技术。 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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平台在海上受风、浪、流、冰等水平载荷作用产生倾斜 ,而土壤粘接力、摩擦力和土抗力是平台的抗拔和抗倾力 ,桶基平台应满足抗拔、抗倾稳定的要求 ,以保证平台的整体稳定性。讨论了桶基平台受水平力作用时 ,桶形基础的破坏模式及其计算方法 ,阐述了抗倾稳定计算方法 相似文献