摘要：海上风机基础不仅受自重等竖向力V作用,也因水流、波浪和风等影响而承受水平荷载H。为探讨上砂下黏地层中一种由单桩和吸力筒组成的新型海上风机桩-筒复合基础受V-H组合作用时的承载特性,自主设计完成了一系列室内桩-筒复合基础V-H组合加载模型试验,获得不同组合参数下桩-筒复合基础的荷载-位移曲线和桩身弯矩分布曲线,并绘制出V-H承载力包络线。在此基础上,采用ABAQUS建立了上砂下黏地层中桩-筒复合基础三维数值分析模型,经模型验证与参数分析,进一步讨论了砂土厚度、筒径、筒高以及加载高度等参数对桩-筒复合基础承载特性的影响曲线,并拟合出桩-筒复合基础承载力简化计算公式,分析结果表明:桩-筒复合基础能显著提高桩身水平承载力,增幅达30%~90%,且增加筒径比增加筒高更有利于提高基础水平承载力;上部砂土层较厚时,桩-筒复合基础存在一个使复合基础水平承载力达到最大的预加竖向荷载最佳值,其值随不同载荷工况在(0.4~0.7)Vult范围内变化。

摘要：桩-筒复合基础作为海上风机的一种新型基础型式,在提高单桩承载力方面相较于单桩基础具有一定优势,然而筒体对风机结构基频特性的影响规律尚不明确。为研究该问题,对风机塔筒进行解析建模,结合有限元,建立了不同几何尺寸的单桩基础和桩-筒复合基础,将数值模型获得的基础刚度与上部塔筒解析模型进行耦合,提出了分析风机整机结构基频特性的有限元-解析耦合法。研究结果表明有限元-解析耦合法能够快速地实现风机整机结构基频预测。对比桩-筒复合基础与单桩基础基频特性发现:筒体的加入能有效提升单桩基础刚度,可以在不改变单桩基础桩径的前提下,有效提升结构第一阶固有频率,筒外径对基础基频的影响比筒壁高的影响更大。

摘要：中国大多数海洋场地存在上覆软弱地层,这种海床特性对海上风电场建设十分不利。为研究上覆软黏土层对新型桩-筒复合基础承载性能的影响,基于有限元软件ABAQUS,建立不同厚度的上覆软黏土层场地中桩-筒复合基础数值分析模型,分别对桩-筒复合基础施加单向荷载(V、H、M)和复合荷载(H-M),研究上覆软黏土层厚度对各向极限承载力、桩-筒复合基础中各结构荷载分担比以及初始刚度k_(init)的影响。结果表明:桩-筒复合基础各向极限承载力随着上覆软黏土层厚度的增加而减小,当上覆软黏土层厚度等于筒结构入土深度(b=6 m)时,桩-筒复合基础的竖向极限承载力降低了12.86%,水平极限承载力降低了46.55%,抗弯极限承载力降低了34.86%;桩-筒复合基础的初始刚度k_(init)随着上覆软黏土层厚度的增加而减小。海上风电桩-筒复合基础的设计应充分考虑上覆软黏土层对承载特性的影响。

摘要：地震作用容易引起砂土地基中的海上风机基础液化失效,单桩-筒型复合基础(简称桩-筒复合基础)结合了单桩基础和吸力筒基础的优势,是一种新颖的海上风机基础形式。针对砂土场地桩-筒复合基础地震响应,开展干砂及饱和砂的单桩和桩-筒复合基础的离心振动台试验,采用白噪声和具有不同频谱成分的地震波进行激振,得到两种基础形式在砂土场地中的自振频率、超孔压累积、风机加速度响应以及基础弯矩分布等。结果表明:饱和场地中筒基下的浅层土体,其超孔压累积会有所衰减,加速度幅值则被相应放大;饱和场地中单桩浅部弯矩响应较大,风机产生明显的残余位移,相比单桩,桩-筒复合基础加速度响应更大,但其在限制水平位移方面具有明显优势。研究结论对于桩-筒复合基础的抗震分析具有参考价值。

摘要：近年来随着海上风机的发展与应用越来越广泛,海上风电场的基础设计也越来越受到重视。由于海上风机的受力形式较为复杂,且往往基础土层的力学性质较差,传统的单桩基础并不能很好地应对各种海洋风险问题,寻求一种新的基础加固形式——桩筒复合基础。通过建立不同尺寸的单桩基础和桩-筒复合基础,分析基础的水平变形特性;经过数值模拟获得基础刚度后,利用有限元-解析法对结构的第一阶固有频率进行求解,分析了轴向力对基频的影响,并预测了桩筒基础的整机基频。研究结果表明:桩-筒复合基础能有效减小桩身侧向变形,提升基础刚度。单桩基础经过筒体加固后,基频有所提升,且改变桩径对结构第一阶固有频率的影响较大。