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考虑两端实际约束的隧道施工诱发邻近桩基响应解析解 被引量:1
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作者 孙影杰 施成华 +2 位作者 王祖贤 张轩煜 郑晓悦 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期3181-3192,共12页
隧道施工不可避免地会对邻近桩基产生影响,对既有桩基响应进行分析时大多将桩顶和桩端假定为自由或固定边界,这与桩基实际约束条件不符。为反映桩基两端的实际约束状态,并考虑桩基剪切效应,将桩基简化为Vlasov地基中具有广义弹性约束的T... 隧道施工不可避免地会对邻近桩基产生影响,对既有桩基响应进行分析时大多将桩顶和桩端假定为自由或固定边界,这与桩基实际约束条件不符。为反映桩基两端的实际约束状态,并考虑桩基剪切效应,将桩基简化为Vlasov地基中具有广义弹性约束的Timoshenko梁,建立隧道−土体−桩基简化计算模型。基于弹性地基梁理论,采用两阶段法推导邻近隧道施工时任意边界约束条件下桩身横向附加变形和内力的解析解。通过本文解析解与边界元和有限元数值解进行对比,验证解析模型的可靠性。最后,给出桩基两端实际约束的简化计算方法,并进一步分析桩顶及桩端约束条件对桩基横向变形和内力的影响规律。研究结果表明:桩顶转动弹簧刚度K_(θ0)对桩顶横向变形的影响较小;当1×10^(4)<K_(t0)<1×10^(6) kN/m时,桩顶横向变形随桩顶水平弹簧刚度K_(t0)的变化最显著;当K_(t0)<1×10^(3) kN/m且K_(θ0)<1×10^(3) kN·m/rad时,桩顶近似为自由端;当K_(t0)>1×10^(7) kN/m且K_(θ0)>1×10^(7) kN·m/rad时,可按桩顶固定简化计算;当桩端水平弹簧刚度K_(tn)<1×10^(3) kN/m时,可按桩端自由简化计算;当K_(tn)>1×108 kN/m时,可按桩端固定简化计算。采用本文方法可较准确地预测隧道施工影响下邻近桩基的响应特性,对于现场施工具有重要指导意义。 展开更多
关键词 两端实际约束 隧道施工 桩基响应 解析解
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双线大直径输水隧道建设对既有桥梁及桩基的影响分析
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作者 杨杰 张帅超 +2 位作者 马春辉 秦全乐 周永林 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期154-163,172,共11页
为准确分析双线大直径输水隧道下穿对既有桥梁结构的影响,构建桥梁-地层-桩基-盾构隧道高精度数值仿真模型,对桥梁桩基结构及盾构过程进行精细化模拟,结合基于智能算法的土层参数反演模型,获取更接近真实情况的土层参数,以提高数值模拟... 为准确分析双线大直径输水隧道下穿对既有桥梁结构的影响,构建桥梁-地层-桩基-盾构隧道高精度数值仿真模型,对桥梁桩基结构及盾构过程进行精细化模拟,结合基于智能算法的土层参数反演模型,获取更接近真实情况的土层参数,以提高数值模拟精度。结果表明:输水隧道盾构开挖引起的地表最大沉降量为15.01 mm,基于反演的地表变形计算结果与实际监测值的误差减少约70%;盾构隧道双线开挖会引起地表二次沉降变形,两条盾构隧道中间区域的地表二次沉降量最大,约占总沉降量的60%,最大二次沉降量为5.06 mm;隧道两侧的桩基受到影响较大,最大位移为10.03 mm,位于桩基顶部,而隧道开挖对桩基内应力分布影响较小,可以认为无影响。 展开更多
关键词 输水隧道 桥梁 桩基响应 反演模型 大直径盾构 变形监测
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基于离散单元法的渗流侵蚀作用下桩基位移与承载特性研究
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作者 张冬梅 张学亮 杜伟伟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1181-1189,1200,共10页
随着城市地下空间桩基与隧道立体交叉分布体系的日渐复杂,隧道渗流侵蚀引发的桩基稳定性问题越发突出。然而,目前关于隧道破损引发渗流侵蚀方面的研究工作主要聚焦于侵蚀发生机制方面,其与邻近桩基的相互作用尚欠关注。因此,在物理试验... 随着城市地下空间桩基与隧道立体交叉分布体系的日渐复杂,隧道渗流侵蚀引发的桩基稳定性问题越发突出。然而,目前关于隧道破损引发渗流侵蚀方面的研究工作主要聚焦于侵蚀发生机制方面,其与邻近桩基的相互作用尚欠关注。因此,在物理试验揭示渗流侵蚀机制的基础上,通过建立土体临界细粒含量表达式,量化表征了地层侵蚀形态;随后,采用随机定量删除细颗粒的方法,基于离散单元法DEM建立了多区域侵蚀地层模型,进而分析了不同桩基位置、沉桩方式、桩基荷载和基础类型条件下桩基结构的侵蚀响应特征。结果表明,桩基受侵蚀后均产生不同程度的下沉位移,并在不平衡力的驱动下向侵蚀区倾斜;桩端阻力受损后随桩体下沉逐渐上升,侧摩阻力损失则基本无法恢复。此外,不同沉桩方式与桩基荷载下,桩体的位移与阻力变化模式基本一致,主要是变化量的不同;相比单桩,群桩具有更好的抗侵蚀能力。 展开更多
关键词 模型试验 离散单元法 侵蚀地层模型 影响因素 桩基响应
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盾构隧道开挖引起邻近桩基响应的时空效应 被引量:3
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作者 鄢豪杰 郑俊杰 +1 位作者 潘雨 陈鹏飞 《现代隧道技术》 CSCD 北大核心 2021年第4期133-140,共8页
为研究软粘土地层中隧道开挖期和运营期的桩基响应,文章借助有限差分软件FLAC3D,通过采用精细模拟法进行CVISC模型下盾构隧道分步开挖数值模拟,得出了桩基响应随隧道开挖和流变时间的变化情况,全面分析了考虑土体流变特性时盾构隧道开... 为研究软粘土地层中隧道开挖期和运营期的桩基响应,文章借助有限差分软件FLAC3D,通过采用精细模拟法进行CVISC模型下盾构隧道分步开挖数值模拟,得出了桩基响应随隧道开挖和流变时间的变化情况,全面分析了考虑土体流变特性时盾构隧道开挖引起邻近桩基响应的空间效应、时间效应以及群桩的遮拦效应。结果表明:隧道开挖对桩基的影响主要集中在开挖至桩基前方1倍洞径与开挖至桩基后方2.5倍洞径之间;隧道开挖完成后,桩基的内力和位移在很长时间内还会继续增大,然后达到稳定,且桩基轴力先达到稳定,沉降达到稳定所需时间最长;群桩中内力的遮拦系数大于位移的遮拦系数,随着流变时间的增加,群桩的遮拦系数会逐渐增大。 展开更多
关键词 地铁 桩基响应 数值模拟 盾构隧道 流变 遮拦效应
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流变性软土隧道施工与运营期群桩响应分析 被引量:3
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作者 潘雨 郑俊杰 崔岚 《现代隧道技术》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期106-114,共9页
在软土隧道施工与运营期间,隧道周围土体沉降会对附近建筑物产生不利影响。文章采用两阶3D段分析方法,借助有限差分软件FLAC探讨在考虑软土流变特性时隧道施工期与运营期的土体沉降与邻近群桩受力情况。在第一阶段,当隧道处于开挖阶段时... 在软土隧道施工与运营期间,隧道周围土体沉降会对附近建筑物产生不利影响。文章采用两阶3D段分析方法,借助有限差分软件FLAC探讨在考虑软土流变特性时隧道施工期与运营期的土体沉降与邻近群桩受力情况。在第一阶段,当隧道处于开挖阶段时,采用位移控制法分析隧道开挖引起的土体短期沉降,将模型中的土体沉降槽曲线、桩体挠度、沉降、弯矩、轴力与相关文献计算结果进行对比,验证数值模型的正确性。在第二阶段,当隧道处于运营期时,采用CVISC流变模型对土体长期沉降与群桩附加受力进行计算,探究CVISC模型中4个参数对土体变形及群桩响应的影响,并提出隧道运营期长期沉降拟合公式。 展开更多
关键词 桩基响应 隧道施工及运营 流变特性 软土 两阶段分析方法
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考虑横向惯性效应的非饱和土中单桩的竖向动力响应 被引量:6
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作者 郭鹏飞 周顺华 +1 位作者 杨龙才 肖军华 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期344-358,共15页
基于非饱和土的动力控制方程,考虑横向惯性效应,建立了三相非饱和介质中嵌岩桩的竖向动力响应连续介质模型,对桩侧非饱和土的动力控制方程进行Laplace变换,在频域内,通过引入势函数、算子分解等手段对控制方程进行解析,得到了桩侧土体... 基于非饱和土的动力控制方程,考虑横向惯性效应,建立了三相非饱和介质中嵌岩桩的竖向动力响应连续介质模型,对桩侧非饱和土的动力控制方程进行Laplace变换,在频域内,通过引入势函数、算子分解等手段对控制方程进行解析,得到了桩侧土体剪应力及竖向振动位移的表达式.结合桩基的竖向振动方程及桩–土接触面的连续性条件,使桩土耦合振动系统得以解答,最终在频域内得到了桩顶复刚度、导纳、桩–土系统振动位移及应力的解析解,借助Laplace逆变换得到了半正弦激励载荷下桩顶的速度时程曲线.最后,通过算例分析验证了计算结果的准确性,分析了横向惯性、泊松比、饱和度、长径比、桩土模量比等因素对桩基动力响应的影响.结果表明:(1)单桩动刚度、阻尼、导纳等变量随频率变化发生周期性振荡,在桩基各阶固有频率处发生共振;(2)泊松比、饱和度、长径比、桩土模量比等因素对桩基的动力响应有较大影响,且频率越大,影响越明显;(3)泊松比越大,单桩动刚度、阻尼、导纳的波动幅值及对应的频率越小,桩顶时程曲线中的桩底反射信号越弱;(4)饱和度越大,对应各动力响应的波动幅值越大,且桩底反射信号的波峰越大. 展开更多
关键词 非饱和土 算子分解 横向惯性 动力响应
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分层液化土中桩基侧向动力反应机理的试验研究 被引量:7
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作者 李雨润 张中乐 +2 位作者 顾宗昂 魏星 袁晓铭 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2014年第1期40-45,共6页
饱和砂土中的桩基侧向动力响应研究一直是岩土工程界与地震工程领域关注的热点,尤其是群桩侧向动力响应机制是需要重点研究的课题之一。基于振动台试验,通过输入2种不同的波形,采用FBG光栅传感系统对饱和砂土中的单桩与群桩侧向动力响... 饱和砂土中的桩基侧向动力响应研究一直是岩土工程界与地震工程领域关注的热点,尤其是群桩侧向动力响应机制是需要重点研究的课题之一。基于振动台试验,通过输入2种不同的波形,采用FBG光栅传感系统对饱和砂土中的单桩与群桩侧向动力响应特性和典型测试点的桩土动力p—y滞洄曲线进行研究。研究结果表明:振动初期,单桩和群桩试验孔压增长不大,随后单桩孔压迅速上升,振动后期逐渐下降至0.5,而群桩孔压则上升缓慢;单桩试验土表加速度在振动初期逐步升高后又迅速降低,且加速度放大值略大于台面加速度值,群桩试验土表加速度在振动初期逐渐升高时就达到了最大,且随着孔压比的升高,加速度没有继续放大,而是逐渐减小,直到后期与单桩试验土表加速度重合;饱和砂土液化对单桩承台加速度和位移的影响较大,群桩承台侧向动力响应对液化的敏感程度略低于单桩承台;在振动输入和承台输入相同的条件下,液化后的群桩基础比单桩基础能更好地抵抗侧向力的作用。 展开更多
关键词 分层液化土 孔隙水压力 侧向动力响应 土表加速度 试验研究 动力p—y滞洄曲线
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动水压力对深水桥梁单桩地震响应的影响研究
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作者 李芬 彭晓宇 +1 位作者 黄蔚源 胡丹 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2022年第4期70-79,共10页
在深水环境下,流体-桥梁桩基的动力相互作用会对桩基水下部分产生动水压力,同时在地震、波流等循环荷载作用下海床的土体特性发生变化,进而对桩基的抗震性能产生影响,因此有必要对流体-桩基-海床的动力相互作用展开全面而深入的研究。... 在深水环境下,流体-桥梁桩基的动力相互作用会对桩基水下部分产生动水压力,同时在地震、波流等循环荷载作用下海床的土体特性发生变化,进而对桩基的抗震性能产生影响,因此有必要对流体-桩基-海床的动力相互作用展开全面而深入的研究。文中基于饱和软黏土刚度衰减模型,建立了考虑地震动水效应的桩基-海床数值模型,探讨在不同地震动输入下,地震动水压力对桩基位移、剪力、弯矩反应的影响。研究表明:动水压力对桩基动力响应的影响程度与输入的地震动特性有关,一般在频率较低(如f=1~5 Hz)、烈度较大的地震激励下,动水压力的影响更为显著。考虑动水压力时,桩基出水面部分的位移增大,埋置在土层内的桩身剪力增大,桩底负弯矩增大,且从出现响应峰值时刻开始,动水压力对桩基位移、剪力、弯矩时程反应的影响更为明显。因此,在开展深海桥梁桩基设计时,有必要考虑地震动水效应对桩基抗震性能的影响。文中还进一步讨论了考虑动水压力时,桩基入水深度、土层厚度和地震烈度等因素对桩基动力响应的影响,结果表明随着水深增加、地震烈度变大,动水压力对桩基弯矩响应的影响更为显著;随着土层厚度的增加,动水压力对桩基位移的影响更为明显,该研究为深水桥梁桩基的抗震设计提供了重要的参考依据。 展开更多
关键词 桥梁工程 -海床相互作用 动力响应分析 动水压力 地震响应 饱和多孔介质 刚度衰减模型
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软弱地层地铁隧道洞内托换施工对桩基影响研究 被引量:8
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作者 陈鑫磊 张学民 +4 位作者 赵勇 刘继强 喻伟 周贤舜 董宗磊 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期3294-3302,共9页
针对隧道正穿桩基施工问题,研究隧道穿越侵入桩基全过程对桩基的影响,以明确隧道洞内桩基托换施工方法关键控制节点。依托深圳某地铁线路暗挖区间下穿既有建筑物的工程实例,利用有限差分软件FLAC3D计算隧道开挖及洞内桩基托换过程中出... 针对隧道正穿桩基施工问题,研究隧道穿越侵入桩基全过程对桩基的影响,以明确隧道洞内桩基托换施工方法关键控制节点。依托深圳某地铁线路暗挖区间下穿既有建筑物的工程实例,利用有限差分软件FLAC3D计算隧道开挖及洞内桩基托换过程中出露桩基变形、内力分布及承载力变化规律,分析结果显示:隧道施工过程中,桩基整体呈现沉降变形,在隧道开挖使桩基出露时沉降达到最大值,桩顶沉降最大值达到9.5 mm;桩基整体承受压力,压力最大值位于桩基出露部分,附加轴力最大值约为1600 kN;隧道开挖会造成桩基承载力的损失,其中桩基出露阶段桩基承载力损失最大,极限承载力值较隧道开挖前损失约25%。 展开更多
关键词 地铁隧道 洞内托换 力学响应 数值模拟
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竖向激励场下考虑桩土滑移的单桩动力性态 被引量:5
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作者 吴鹏 任伟新 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期92-96,共5页
较大竖向地震激励下,桩土间有可能发生桩土相对滑移。为了考虑这种强震条件下桩土动力响应性态,提出了考虑该桩土滑移的桩土界面力的传递模型,并建立动力微分方程进行求解,得到桩基动力响应的位移显式表达式。定义了桩基动力响应系数,... 较大竖向地震激励下,桩土间有可能发生桩土相对滑移。为了考虑这种强震条件下桩土动力响应性态,提出了考虑该桩土滑移的桩土界面力的传递模型,并建立动力微分方程进行求解,得到桩基动力响应的位移显式表达式。定义了桩基动力响应系数,得到无限桩长、纯摩擦桩和端承桩等几种情况下的桩基动力响应系数的表达式。数值计算结果表明:考虑桩土滑移的桩基动力响应与不考虑桩土滑移的计算结果差距较大,尤其是在桩土模量比较大的情况下,差距更大;考虑桩土滑移的计算结果在低频段就不接近1,且出现振荡的临界频率点较低。因此,更为精细的桩土动力接触机理的研究尤其是试验研究十分必要。 展开更多
关键词 土滑移 竖向地震 土动力相互作用 动力响应系数 WINKLER模型
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考虑土–桩–结构相互作用的群桩振动台试验研究 被引量:6
11
作者 戚玉亮 大塚久哲 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期1024-1027,共4页
土–桩–结构相互作用下群桩动力响应的研究存在着许多不确定性,造成其在实际工程设计应用中受到限制。通过不同加速度峰值、不同频率正弦波和泰州地震波入射时,考虑桩土相互作用的群桩振动台试验,研究了土–桩–结构体系相互作用机理,... 土–桩–结构相互作用下群桩动力响应的研究存在着许多不确定性,造成其在实际工程设计应用中受到限制。通过不同加速度峰值、不同频率正弦波和泰州地震波入射时,考虑桩土相互作用的群桩振动台试验,研究了土–桩–结构体系相互作用机理,同时对群桩动力反应规律进行了分析。试验结果将为今后深入的理论分析研究提供依据。 展开更多
关键词 土––结构相互作用 应变响应 振动台试验 惯性效应
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EPB/TBM双模盾构穿越既有敏感建筑物桩基的影响研究 被引量:2
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作者 练华洪 《铁道建筑技术》 2023年第5期155-158,192,共5页
隧道施工会引起地层偏移,从而对临近构建筑物产生不利影响。以福州滨海快线首占站-莲花山站区间岱岭隧道为研究对象,利用有限元软件建立三维数值模型,分析了临近既有建筑物的EPB/TBM双模盾构施工对桩基的影响;进一步系统探讨了桩基刚度... 隧道施工会引起地层偏移,从而对临近构建筑物产生不利影响。以福州滨海快线首占站-莲花山站区间岱岭隧道为研究对象,利用有限元软件建立三维数值模型,分析了临近既有建筑物的EPB/TBM双模盾构施工对桩基的影响;进一步系统探讨了桩基刚度、隧道埋深、双隧道掘进次序的影响规律。研究表明:桩基刚度越大,隧道开挖引起的邻近桩基弯矩响应就越大;邻近桩基的弯矩响应随着隧道纵轴所处的深度的增加而减小;双隧道不同开挖次序对邻近建筑物桩基影响可忽略。 展开更多
关键词 EPB/TBM双模盾构 敏感建筑物 数值模拟 桩基响应
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Mechanical response of bridge piles in high-steep slopes and sensitivity study 被引量:10
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作者 赵衡 尹平保 李夕兵 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第10期4043-4048,共6页
The bridge piles located in high-steep slopes not only endure the loads from superstructure, but also the residual sliding force as well as the resistance from the slope. By introducing the Winkler foundation theory, ... The bridge piles located in high-steep slopes not only endure the loads from superstructure, but also the residual sliding force as well as the resistance from the slope. By introducing the Winkler foundation theory, the mechanical model of piles-soils-slopes system was established, and the equilibrium differential equations of pile were derived. Moreover, an analytic solution for identifying the model parameters was provided by means of power series method. A project with field measurement was compared with the proposed method. It is indicated that the lateral loads have great influences on the pile, the steep slope effect is indispensable, and reasonable diameter of the pile could enhance the bending ability. The internal force and displacements of pile are largely based upon the horizontal loads applied on pile, especially in upper part. 展开更多
关键词 BRIDGE mechanical response high-steep slope inclined load power series method
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Simplified Analysis of the Effect of Soil Liquefaction on the Earthquake Pile Response
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作者 Kotaro Kojima Kohei Fujita Izuru Takewaki 《Journal of Civil Engineering and Architecture》 2014年第3期289-301,共13页
The time-history response of a structure-pile system during soil liquefaction is highly complicated and several analytical methods have been proposed through the accuracy verification based on the comparison with the ... The time-history response of a structure-pile system during soil liquefaction is highly complicated and several analytical methods have been proposed through the accuracy verification based on the comparison with the experimental works. However, the analytical methods with higher accuracy often require large computational loads and are not necessarily preferred in the actual design practice. On the other hand, while the response spectrum method is not accurate compared to the aforementioned methods, it can provide useful design guidelines in the preliminary stage for structure-pile systems under soil liquefaction with acceptable accuracy. In this paper, the previously proposed response spectrum method for a structure-pile-soil system is used where the effect of soil liquefaction is taken into account by introducing the so-called p-multiplier method. It is shown that, while in the case of inner partial liquefaction with a non-liquefied layer at the top, the demand on the pile moment is large due to the inertial effect of that non-liquefied layer at the top, in the case of overall liquefaction near the ground surface, the demand is smaller than the case of inner partial liquefaction. 展开更多
关键词 Soil liquefaction response spectrum method structure-pile-soil system complex modal combination kinematic effect inertial effect.
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海上风机支撑结构流-固-土全耦合的数值研究
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作者 黄希里 薛雷平 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2023年第3期430-439,共10页
该文基于开源CFD软件OpenFOAM开发流-固-土耦合求解器对5MW单桩式海上风机支撑结构风浪载荷和结构响应进行数值研究,研究结果表明:在风浪载荷联合作用下,单向耦合模型与双向耦合模型波浪载荷计算结果存在显著差异,差异主要来源于风荷载... 该文基于开源CFD软件OpenFOAM开发流-固-土耦合求解器对5MW单桩式海上风机支撑结构风浪载荷和结构响应进行数值研究,研究结果表明:在风浪载荷联合作用下,单向耦合模型与双向耦合模型波浪载荷计算结果存在显著差异,差异主要来源于风荷载所引起的桩基响应在水体内产生较大的附加质量力;该文定义了桩基响应影响系数用于量化描述该附加质量力与桩基静水面处加速度的关联性,并通过静水风载荷桩基响应计算拟合了桩基响应影响系数随水深变化的规律,单向耦合计算结果叠加附加质量力修正得到了与双向耦合计算基本一致的结果。 展开更多
关键词 流-固-土耦合 风浪联合作用 桩基响应影响系数
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