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海上风电超大型吸力桩基础沉贯可行性分析

西北水电 2023年第1期 91-95页

作者：宋启明福建永福电力设计股份有限公司福州350108

吸力桩(桶)基础因其经济、高效、环保等特性,从海洋油气行业逐步扩展到海上风电领域。文章针对国内首个全场采用超大型吸力桩导管架基础的海上风电场典型基础进行沉贯分析,并与现场实际沉贯数据进行对比分析,同时考虑沉贯安装过程中可... 详细信息

吸力桩(桶)基础因其经济、高效、环保等特性,从海洋油气行业逐步扩展到海上风电领域。文章针对国内首个全场采用超大型吸力桩导管架基础的海上风电场典型基础进行沉贯分析,并与现场实际沉贯数据进行对比分析,同时考虑沉贯安装过程中可能临时顶起以及服役到期后的永久移除压力分析,并对各种情况下的结构强度进行校核。结果表明:采用DNVGL规范公式计算会高估吸力桩沉贯阻力,引入黏土灵敏度对沉贯阻力进行折减,计算所得的沉贯阻力与实测值较接近;临时顶起正压力与与负压沉贯压力一致,差别是基础自重的作用方向相反,永久移除刚开始时不考虑土体扰动的影响,所需正压力要远大于沉贯压力。

关键词：海上风电吸力桩基础沉贯阻力土壤灵敏度

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海上风电吸力桩基础破坏包络面理论研究

能源与环境 2023年第6期 60-62,110页

作者：范夏玲福建永福电力设计股份有限公司福建福州350108

在竖向荷载、水平荷载与弯矩荷载(VHM)共同作用的复合加载模式下,吸力桩基础地基达到整体破坏时各个荷载分量的组合在三维荷载空间中将形成1个不依赖于加载路径的椭圆曲面为破坏包络面。该文通过求解VHM三维荷载空间内的破坏包络面方程... 详细信息

在竖向荷载、水平荷载与弯矩荷载(VHM)共同作用的复合加载模式下,吸力桩基础地基达到整体破坏时各个荷载分量的组合在三维荷载空间中将形成1个不依赖于加载路径的椭圆曲面为破坏包络面。该文通过求解VHM三维荷载空间内的破坏包络面方程,分析海上风机机组吸力桩基础承载能力并确定吸力桩基础的失稳破坏模式,若设计基础承载力在屈服包络面之内,则认为基础的承载力和整体稳定性满足设计要求,并初步确定吸力桩基础的尺寸,为初步设计阶段提供方案设计指导性意见。在方案设计阶段,使用VHM三维荷载空间内的破坏包络面理论方法判断吸力桩承载力和稳定性是否符合要求,避免了繁琐的有限元计算,具有简化输入参数、无需划分网格和计算速率快等特点,研究成果可供工程设计参考。

关键词：吸力桩基础 VHM三维荷载承载力破坏包络面屈服函数

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软黏土中吸力桩的承载性能研究

软黏土中吸力桩的承载性能研究

作者：马振杰天津大学

学位级别：硕士

吸力桩以施工方便、造价低以及可重复利用等优点,被广泛应用到海上风电工程中。但是,由于海上环境复杂,吸力桩受到来自风浪流等荷载的作用,在实际工程中容易造成失稳破坏。为此,学者们提出了改进的“裙式吸力桩”和“低裙式吸力桩”,以... 详细信息

吸力桩以施工方便、造价低以及可重复利用等优点,被广泛应用到海上风电工程中。但是,由于海上环境复杂,吸力桩受到来自风浪流等荷载的作用,在实际工程中容易造成失稳破坏。为此,学者们提出了改进的“裙式吸力桩”和“低裙式吸力桩”,以改善吸力桩基础的承载性能。目前此类新型基础的理论分析和结构计算尚不成体系,相关方面研究较少,因此有必要为新型吸力桩基础在实际工程中的应用提供理论依据和技术储备。首先,采用极限平衡法对传统吸力桩基础的水平、竖向承载力进行了理论推导,并给出了土抗力、摩阻力等相关变量的确定方法;建立了吸力桩结构与土相互作用的三维有限元模型,考虑了计算域、边界条件、接触属性等因素,并对所建立的模型进行了合理性验证。然后,对不同类型的吸力桩施加单一荷载,分析了单一荷载作用下吸力桩达到极限状态时周围土体的破坏状态,分析了长径比、加载点位置、裙结构尺寸等因素对承载性能的影响。研究发现:在水平荷载和弯矩荷载作用下,桩体周围土体主要发生剪切破坏,在竖向荷载作用下,桩端土体主要发生贯入破坏;裙结构能够提升吸力桩的承载能力,随着裙结构尺寸的增大,吸力桩承载能力变大;裙顶与主桶顶部高差对吸力桩水平和弯矩承载力的影响较小,而对竖向承载力的影响较大。之后,采用极限平衡法对裙式吸力桩和低裙式吸力桩的水平、竖向承载力进行了理论推导,并将理论结果和有限元结果进行对比,对比显示,理论解与有限元结果相差较小,证明该方法能够用来计算吸力桩基础的水平、竖向承载力。最后,对不同类型的吸力桩施加组合荷载,分析了组合荷载作用下吸力桩的承载性能,并对归一化破坏包络线进行了拟合,研究发现:在水平和竖向组合荷载、竖向和弯矩组合荷载作用下,桩周土体同时存在着剪切破坏和贯入破坏;裙结构的设置能够明显改善吸力桩的组合承载性能。

关键词：吸力桩基础裙结构软黏土破坏包络线极限平衡法

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海上风电安装船桩靴贯入对吸力桩的扰动分析

海峡科学 2023年第7期 62-66页

作者：宋启明游先辉刘蔚福建永福电力设计股份有限公司福建福州350001

桩靴贯入对吸力桩的扰动正成为一个颇具挑战的工程问题。该文以国内某海上风电工程为背景,建立了三维桩靴-土体-桩基相互作用有限元模型,研究桩靴贯入对临近吸力桩的扰动,多角度评估插桩对邻近吸力桩的影响。结果表明,桩靴贯入会使邻近... 详细信息

桩靴贯入对吸力桩的扰动正成为一个颇具挑战的工程问题。该文以国内某海上风电工程为背景,建立了三维桩靴-土体-桩基相互作用有限元模型,研究桩靴贯入对临近吸力桩的扰动,多角度评估插桩对邻近吸力桩的影响。结果表明,桩靴贯入会使邻近吸力桩产生附加荷载和位移,水平矢量位移最大仅为34.6 mm,影响很小;桩靴贯入引起的桩周土体的变形较小,且土体偏应变均小于5%;桩靴贯入引起的导管架的最大预期倾斜度很小,仅为允许值的6.2%,对导管架及吸力桩基础无威胁;吸力桩对桩靴贯入的扰动较不敏感。

关键词：海上风电自升式平台安装船吸力桩基础桩靴贯入扰动