砂土中冲刷条件下三筒基础水平承载特性研究

通过开展小比尺三筒基础承载力模型试验,研究冲刷条件下三筒基础水平承载特性,建立数值模型对模型试验结果进行验证与扩展,分析水平和弯矩荷载下,冲刷率e和相对筒间距S/D对极限承载力的影响,提出三筒基础极限承载力的冲刷修正系数dhe、dme的计算方法;采用固定荷载比方法,通过数值模型计算M-H加载条件下三筒基础的破坏包络线,分析冲刷率e和相对筒间距S/D对复合加载特性的影响,提出冲刷条件下三筒基础M-H破坏包络线公式。研究结果表明:冲刷条件下的三筒基础受水平和弯矩作用直至破坏的过程,经历弹性变形—塑性变形—失稳破坏3个阶段;三筒基础的水平极限承载力随冲刷率e的增大而下降,且下降速率逐渐增大,相同长径比的三筒基础的水平极限承载力随相对筒间距的减小而降低;随着冲刷率e的提高,三筒基础的M-H破坏包络线向内移动,随着相对筒间距S/D增大,归一化破坏包络线呈上凸的趋势。

黏土中海上风电三筒基础上拔阻力特性研究

通过数值仿真的方式对黏土中三筒导管架基础上拔阻力特性进行研究,明确吸力筒直径与筒高对三筒基础上拔阻力曲线的影响与上拔过程中吸力筒所受摩擦力的分布特征。结果表明:三筒导管架上拔阻力随基础位移呈现快速升高后逐渐回落的特点;最大上拔阻力随着吸力筒直径的增大而近似线性增大,最大上拔阻力对应的基础位移稳定在吸力筒筒高的2%左右;在上拔过程中,筒壁摩擦力从向上转为向下,吸力筒下部摩擦力与吸力筒外侧摩擦力都表现出了更快的响应速度;仅自重作用下基础吸力筒摩擦力分布与破土时刻吸力筒摩擦力分布规律相似、大小相近、方向相反;吸力筒内壁摩擦力相较于吸力筒外壁摩擦力沿圆周分布更加均匀。

砂土中吸力式三筒基础水平承载特性试验研究

通过一系列小比尺模型试验对吸力式三筒基础水平荷载作用下的承载特性进行了研究,分析了长径比、荷载作用方向和筒间距对吸力式三筒基础承载力影响,试验包括3个长径比、3个荷载作用方向以及3个不同筒间距.试验结果表明:不同工况条件下得到的吸力式三筒基础荷载-位移曲线特性有所不同.相同筒重、不同筒间距下,增大筒的长径比有利于提高水平承载力,但在基础失稳前,沉箱基础模型水平位移随长径比的增加而增大.荷载作用方向对吸力式三筒基础联合工作区域影响显著,荷载最有利方向为0°,此时对应的联合工作效应区域最大;最不利方向为60°,此时筒-土间的联合工作效应最弱.相同尺寸和荷载方向条件下,随着筒间距的增加,承载力有不同程度的上升,长径比越大,承载力增加幅度越明显.

海上风电三筒导管架基础地基土的抗液化性能研究

针对海上风电三筒导管架基础开展振动台试验,主要研究地基土的超孔隙水压力和加速度,并利用有限元软件ADINA对海上风电三筒导管架基础地基土在地震作用下的动力响应进行数值模拟,将试验结果与数模结果进行对比,发现二者吻合较好。进一步选取3种不同烈度的地震进行有限元模拟,主要分析其超孔隙水压力和加速度的分布规律,结果表明三筒导管架基础筒内土体的抗液化性能高于筒外土体,筒壁底端附近为液化高风险区,三筒导管架基础的上部荷载作用及环箍效应对地基土的抗液化性能有提高作用。

砂土中吸力式筒形基础冲刷数值模拟分析

为研究吸力式筒形基础在砂土中单向流作用下的冲刷机理和影响因素,本文通过建立三维数值模型,利用流体体积法跟踪自由液面和嵌套网格技术手段,基于重正化群湍流模型和梅叶-彼德推移质输运公式对吸力筒基础的局部冲刷进行模拟计算。结果表明:当流速较低时,吸力筒局部冲刷经历快速冲刷-缓慢发展-冲刷平衡3个阶段;当单向流流速大于2 m/s时,局部冲刷深度出现波动变化,且流速越大,流速对于最大冲深的影响越剧烈;吸力筒露出床面的部分越多,冲刷程度越大,达到冲刷平衡也更快;吸力式三筒基础筒间距影响水流下游方向筒基础内外侧局部冲刷深度的发展。本文研究结果可为工程中的吸力筒基础的设计运行和维护提供参考。

压载对三筒导管架基础水平承载特性的影响研究

为研究压载对三筒吸力式导管架基础水平承载特性的影响,采用ABAQUS有限元软件建立了三筒吸力式导管架基础,选取多层粉质黏土和砂土,分别考虑不同大小的竖向压载。研究发现,竖向压载对砂性黏性土结合的分层土下导管架基础水平承载能力的提升效果更为明显,实际工程中可考虑增加压载,以提高多筒导管架基础的水平承载性能,压载量在竖向极限承载力的1/40以内时,水平极限承载力具有更高的增长效率,过大的竖向压载可能会导致基础竖向位移过大及结构失稳。

海上风电三筒导管架基础浮运特性研究

三筒导管架基础结构本身可提供一定的浮力,可浮运至指定施工地点,在浮运过程中受吃水深度、波浪等因素的影响较为复杂,因此有必要对此展开深入的研究。该文通过模型试验对三筒导管架基础在不同吃水深度下浮运的运动特性进行了研究并运用数值模拟补充分析了波流耦合作用对基础浮运特性的影响。研究结果表明吃水深度的增加会提高拖航稳性但是会增大拖航阻力,当波浪方向为60°时,三筒导管架基础自浮拖航稳性较好。

三桩筒型基础平台的结构和拖航稳性分析与应用

以渤海湾应用的典型三桩筒型基础为例,通过结构静力分析和拖航稳性分析,推导出结构浮运重量与吃水对应关系,为结构设计和浮运施工方案提供理论依据。现场施工证明了计算分析的正确性,并对渤海近年该典型结构海上成功应用实例进行介绍,以期开阔工程技术人员海上简易平台设计思路,为极浅海海洋工程技术提供有益参考。

三筒吸力桩式导管架基础海运绑扎方案研究

招商局重工(江苏)有限公司承接的中铁大桥局长乐外海海上风场10个三筒(吸力桩)导管架完成第一批的制造,需将导管架吊装至运输船后进行海运绑扎,运输至目标风场。为保证导管架运输在船舶长时间航行过程中的安全性,设计一种绑扎工装,用于导管架在运输船上的固定,以保证导管架结构在运输过程中不受破坏。

海上风电多筒导管架基础湿拖过程稳性控制研究

[目的]为探究合理的三筒导管架基础湿拖方式以及研究其自浮湿拖浮运特性,[方法]结合某海上风电三筒导管架项目,使用数值模拟软件MOSES对比分析了实浮体及气浮体两种方案的静稳性以及在拖航过程中的运动响应,得到在相同环境荷载影响下,海上风电三筒基础气浮与实浮结构的静稳性及浮运特性的差异。[结果]研究表明:气浮结构的静稳性要优于实浮结构,但在浮运过程中,实浮结构的运动响应幅度要低于气浮结构。[结论]所提方法是正确并有效的,可为实际应用提供指导。