海上风电楔形单桩基础竖向承载力特性分析

为提高基础利用率增加海上风电设施的可行性,对楔形单桩基础竖向承载力特性进行研究分析。采用PLAXIS 3D有限元软件建立楔形单桩基础模型,从桩侧摩阻力、桩侧法应力及土体位移对比分析楔形单桩基础与等截面单桩竖向承载特性差异,并探讨内摩擦角、楔角及楔高对承载力的影响。研究表明:楔形单桩基础竖向承载力高于等截面单桩基础,且承载力随着楔角、楔高的增大而增大,提高率最大达24.786%。倾斜侧壁的引入改变了桩侧摩阻力的传递规律;倾斜侧壁挤密桩周土体,桩侧摩阻力与法向应力增大,从而有效提高单桩基础的竖向承载力。研究成果可为今后海上风电单桩基础截面型式的设计提供参考。

水平循环荷载下海上风电楔形单桩土体变形研究

海上风电工程主要受到风、波浪及洋流等产生的水平循环荷载作用,本文研究楔形单桩基础在水平循环荷载作用下的变形规律,并探讨不同循环荷载对变形规律产生的影响,以确保风电设施正常运行。通过数值模拟建立海上风电单桩-海床模型,考虑土体超孔隙水压力的演变规律及土体致密规律,土体采用UBC3D-PLM本构模型。本文重点讨论并分析在不同水平循环荷载作用下楔形单桩基础与等截面单桩基础的桩周土体位移、塑性应变及桩基累计转角位移之间的差异。研究结果表明:楔形结构会降低桩周土体位移及塑性应变,使得楔形单桩基础旋转中心位置更低,产生倾覆的可能更小,当循环荷载比为0.7时,累计转角位移能减少41.86%;循环荷载越大,楔形单桩基础水平受荷特性越好,累计位移减少量的增长率越高。研究成果可为今后海上风电基础的选择与设计提供参考。