海上风电桩基础的承载机理和分析方法9787563986859
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作者张小玲//许成顺|
出版社北京工业大学
ISBN9787563986859
出版时间2024-09
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货号32223271
上书时间2024-11-22
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作者简介
张小玲，女，北京工业大学城市建设学部教授，博士生导师，北京工业大学日新人才，高层次创新人才培养优秀指导教师。主要从事土动力学、海洋土力学、岩土工程防灾减灾等方面的研究。
许成顺，女，教授、博士生导师、国家杰出青年基金获得者、北京市青年教学名师，现任北京工业大学城市建设学部主任。主要从事饱和土动力学与土-结构耦合体系抗震领域研究。
目录
第 1 章? 海上风电桩基础动力特性研究现状 ………………………………… 1
1.1? 循环荷载作用下饱和土体的强度弱化 ………………………………… 2
1.2? 海上大直径单桩基础的桩土相互作用 ………………………………… 3
1.3? 海上风电桩基础动力响应的试验研究 ………………………………… 4
1.4? 海上风电基础的承载性能研究 ………………………………………… 6
参考文献 ……………………………………………………………………… 7
第 2 章? 强度弱化条件下桩土相互作用的力学模型 ……………………… 10
2.1? 饱和砂土的循环扭剪动强度试验 …………………………………… 10
2.1.1? 试验设备介绍 ……………………………………………………… 10
2.1.2? 循环扭剪强度试验内容 …………………………………………… 12
2.1.3? 试验结果及分析 …………………………………………………… 15
2.1.4? 小结 ………………………………………………………………… 18
2.2? 饱和砂土弱化参数的确定方法 ……………………………………… 19
2.2.1? 饱和砂土的强度参数计算分析 …………………………………… 19
2.2.2? 饱和砂土的弱化参数计算分析 …………………………………… 22
2.2.3? 饱和砂土弱化参数的理论公式 …………………………………… 26
2.2.4? 小结 ………………………………………………………………… 29
2.3? 强度弱化条件下的桩土相互作用 …………………………………… 30
2.3.1? 砂土地基中的 p-y 曲线计算模型 ………………………………… 30
2.3.2? 强度弱化条件下的 p-y 曲线计算模型 …………………………… 34
2.3.3? 算例验证与分析 …………………………………………………… 38
2.3.4? 小结 ………………………………………………………………… 42
2.4? 循环荷载作用下的桩土相互作用 …………………………………… 43
2.4.1? 极限土抗力的理论计算 …………………………………………… 44
2.4.2? 桩土相对位移的计算 ……………………………………………… 49
2.4.3? 动力 p-y 曲线计算模型 …………………………………………… 51
2.4.4? 小结 ………………………………………………………………… 53
参考文献 …………………………………………………………………… 53
第 3 章? 海上风机大直径桩基础 p-y 曲线计算模型 ……………………… 56
3.1? 考虑尺寸效应的大直径桩基础 p-y 曲线修正 ……………………… 57
3.1.1? 现有 p-y 曲线模型 ………………………………………………… 57
3.1.2? 数值模型的建立与验证 …………………………………………… 59
3.1.3? 极限土抗力的修正 ………………………………………………… 63
3.1.4? 初始地基反力模量的修正 ………………………………………… 67
3.1.5? 修正 p-y 曲线模型验证 …………………………………………… 71
3.1.6? 小结 ………………………………………………………………… 73
3.2? 循环荷载作用下大直径桩周土的刚度衰减模型 …………………… 74
3.2.1? 有限元软件用户子程序 …………………………………………… 75
3.2.2? 砂土刚度衰减模型研究 …………………………………………… 78
3.2.3? 刚度衰减模型在软件中的实现 …………………………………… 80
3.2.4? 小结 ………………………………………………………………… 82
3.3? 循环荷载作用下砂土刚度衰减的大直径桩 p-y 曲线修正 ………… 82
3.3.1? 波流荷载计算 ……………………………………………………… 83
3.3.2? 土体刚度衰减计算结果 …………………………………………… 90
3.3.3? 长期循环荷载作用下极限土抗力的修正 ………………………… 90
3.3.4? 长期循环荷载作用下初始地基反力模量的修正 ………………… 98
3.3.5? 小结 ……………………………………………………………… 101
参考文献 …………………………………………………………………… 102
第 4 章? 复杂海洋荷载作用下海上风电桩基础动力模型试验 ………… 104
4.1? 风浪流荷载计算理论及模拟方法 …………………………………… 104
4.1.1? 风荷载的计算与模拟 …………………………………………… 105
4.1.2? 波浪和海流荷载的计算与模拟 ……………………………………109
4.1.3? 风浪流荷载简化计算方法 ……………………………………… 110
4.1.4? 小结 ……………………………………………………………… 112
4.2? 复杂海洋荷载作用下单桩动力模型试验 …………………………… 112
4.2.1? 地基土的制备与参数 …………………………………………… 112
4.2.2? 模型结构与参数 ………………………………………………… 113
4.2.3? 动力加载试验装置 ……………………………………………… 114
4.2.4? 试验工况设计 ………………………………………………………116
4.2.5? 小结 ……………………………………………………………… 117
4.3? 海上风电基础动力模型试验结果分析 ……………………………… 118
4.3.1? 静力试验结果分析 ……………………………………………… 118
4.3.2? 极端风浪流荷载短期作用试验结果分析 ……………………… 121
4.3.3? 正常风浪流荷载长期作用试验结果分析 ……………………… 128
4.3.4? 小结 ……………………………………………………………… 134
参考文献 …………………………………………………………………… 135
第 5 章? 复杂海洋环境下海上风电基础的承载性能 …………………… 137
5.1? 海洋环境荷载计算 …………………………………………………… 137
5.2? 海上风电基础与海床动力相互作用数值模型 ……………………… 138
5.2.1? 工程概况 ………………………………………………………… 138
5.2.2? 计算模型控制方程 ……………………………………………… 138
5.2.3? 计算模型边界条件 ……………………………………………… 139
5.2.4? 模型参数及验证 ………………………………………………… 140
5.2.5? 风浪流荷载组合 ………………………………………………… 142
5.2.6? 数值计算结果分析 ……………………………………………… 143
5.2.7? 小结 ……………………………………………………………… 150
5.3? 海上风电基础的承载性能分析 ……………………………………… 151
5.3.1? 桩基极限承载力的确定 ………………………………………… 151
5.3.2? 模型加载方式 …………………………………………………… 151
5.3.3? 有限元模型建立及验证 ………………………………………… 151
5.3.4? 单一荷载作用下海上风电基础的承载性能 …………………… 155
5.3.5? 不同荷载空间下海上风电基础的承载性能 ………………………159
5.3.6? 小结 ……………………………………………………………… 167
参考文献 …………………………………………………………………… 168
内容摘要
本书介绍了作者及其研究团队多年来针对海上风电桩基础方面所取得的创新研究成果。主要包括动力荷载条件下桩土相互作用、桩基动力响应以及桩基承载性能等研究现状，以及海洋荷载作用下饱和砂土中桩土相互作用，长期循环荷载作用下的大直径单桩p-y曲线和相关的室内模型试验，最后介绍了复杂海洋环境下海上风电基础的动力响应与承载特性计算方法。研究成果对于海洋风电技术取得突
破进展，提高风电工程的安全性与性价比具有重要
意义。
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