考虑部分埋入群桩基础阻抗的海上风机结构共振特性

海上风机结构一阶自振频率与风轮转动频率或叶片通过频率重合时,会产生共振现象,严重时会造成风机损坏。现有风机结构的共振研究多假设底部刚性固定,以定性分析为主,没有对基础的埋置深度和土层参数进行量化分析。以部分埋入群桩基础的海上风机结构为研究对象,基于风机结构水平–摇摆耦合简化方法,分析了群桩基础不同埋入比和土层弹性模量对风机结构共振特性的影响,建立了群桩埋入比与结构共振频率的关系。进一步开展了4组不同群桩埋深比的海上风机共振频率室内模型试验,验证理论分析结果的规律性是否合理。

分布荷载作用下部分埋入群桩的水平振动研究

首先将成层地基中的部分埋入桩看作成Winkler地基上的梁,采用传递矩阵法来考虑土体的分层情况,推导出水平分布荷载作用下部分埋入单桩振动公式;然后在被动桩和周围土体相互作用的基础上建立了部分埋入桩的桩-桩相互作用模型,通过讨论参数埋入比L1/L2、桩间距s/d和θ角对桩-桩相互作用因子的影响,得到了部分埋入群桩的动力特性模型,并计算解得群桩的桩身变形以及内力;结果验证了这些因素对于部分埋入群桩中桩-桩相互作用因子有很大影响,并且在浅层土中时能量大部分被土体释放,说明表层土对桩的约束起主要作用,为工程设计提供了依据。

部分埋入群桩的水平非线性动力分析

在桩基振动问题中,桩侧土体的刚度和阻尼比具有显著的非线性,但目前的分析方法一般只采取恒定的土性参数进行线性研究。基于分布荷载作用下部分埋入群桩水平振动特性的研究成果,以桩身内力-位移与土性参数之间的相互关系为依据,提出一种新的单桩及群桩在横向荷载作用下的非线性计算方法并将其程序化。该程序不仅可以模拟土的非线性行为,还可以模拟桩身在横向荷载作用下的非线性结构响应。通过与前人的实验及理论求解结果进行对比,验证了该程序方法的正确性。同时在非线性条件下精确地分析了埋入比、桩间距和激振频率对单桩、群桩阻抗及桩-桩相互作用因子的影响。