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海上风机桩基础破坏模式的有限元分析研究

作　者: 王俊岭
导　师: 闫澍旺
学　校: 天津大学
专　业: 岩土工程
关键词: 海上风电单桩基础破坏模式数值分析
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 3次
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内容摘要

随着能源对各国经济的影响越来越大和石油、煤炭等能源的不可再生性，世界各国都在不断探讨新的能源方式来应用到经济的发展中。风能是一种循环可利用的能源，各国学者对风力发电进行了大量的研究，风力发电也从陆地向着海上不断发展。海上风电场不占陆上土地，减少了陆上土地资源的利用，也减少了噪声及对公众视觉的冲击；海上没有高山等的阻隔，有很宽广的开发海域，可利用的空间比陆地上大很多；海上的风速比陆地上的大且稳定，风能资源比陆上大，因此探讨海上风机的发展变化是现在研究的重点。本文对海上风机桩基础在单调加载和不同荷载组合加载模式下地基的破坏发展状态即破坏模式进行了研究分析。针对海底多层土地基利用有限元数值分析软件，建立了海上风机单桩基础的有限元计算模型，模拟计算了海上风机单桩基础在不同荷载组合作用下的桩土相互作用。探讨了海上风机单桩基础分别在竖向荷载、水平荷载和力矩荷载单独作用下的荷载位移关系和桩周地基土的发展破坏变化状态；以及在不同竖向荷载、水平荷载和力矩荷载分量组合作用下的单桩基础的桩周地基土的发展破坏模式，确定了海上风机单桩基础的地基在不同荷载分量组合作用下的破坏包络线形态。研究表明：在竖向荷载、水平荷载和力矩荷载单独作用下，海上风机单桩基础的承载力由相应的荷载分量作用方向的位移量来控制，得出了桩周土的发展变化状态；在不同竖向荷载、水平荷载和力矩荷载分量组合作用下，确定了海上风机单桩基础的地基土的破坏模式，得到了在不同荷载分量组合作用下地基土的破坏包络线，从而可以根据实际荷载组合点在破坏包络线上的位置，判断其失稳破坏状态。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-21
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 国内外海上风电发展研究现状  9-14
    1.2.1 国外海上风电的发展现状  9-12
    1.2.2 国内海上风电的发展现状  12-14
  1.3 海上风机基础  14-18
    1.3.1 海上风机基础形式分析介绍  14-16
    1.3.2 海上风机基础形式比较和发展  16-18
  1.4 国内外海上风机基础研究动态  18-19
  1.5 主要研究工作  19-21
第二章有限元数值分析研究方法  21-33
  2.1 有限元法的介绍  21-22
  2.2 基本分析步骤  22
  2.3 基础本构关系  22-26
  2.4 接触边界条件  26-28
  2.5 建立模型  28-32
    2.5.1 地质条件  28-30
    2.5.2 模型的选用与建立  30-32
  2.6 小结  32-33
第三章海上风机单桩基础在单调荷载作用下的破坏模式分析  33-44
  3.1 加载方法  33-34
  3.2 破坏标准  34-35
  3.3 海上风机单桩基础在单调荷载作用下破坏模式数值分析  35-42
    3.3.1 竖向荷载 V 作用下的有限元数值分析  35-37
    3.3.2 水平荷载 H 作用下的有限元数值分析  37-39
    3.3.3 力矩荷载 M 作用下的有限元数值分析  39-42
  3.4 小结  42-44
第四章海上风机单桩基础在复合加载下的破坏模式分析  44-59
  4.1 加载方法的选择  44-45
    4.1.1 荷载-位移联合搜寻加载方式  44
    4.1.2 固定位移比加载方式  44-45
  4.2 海上风机单桩基础在不同荷载组合作用下的分析研究  45-57
    4.2.1 V-H 荷载空间上的分析研究  45-49
    4.2.2 V-M 荷载空间上的分析研究  49-53
    4.2.3 H-M 荷载空间上的分析研究  53-57
  4.3 小结  57-59
第五章结论和展望  59-61
  5.1 结论  59-60
  5.2 展望  60-61
参考文献  61-65
发表论文和参加科研情况说明  65-66
致谢  66

海上风机桩基础破坏模式的有限元分析研究

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