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基于黏弹性人工边界的成层地基中海上风机地震响应分析 被引量:1
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作者 陈志波 刘海波 +3 位作者 曹光伟 何奔 曾旭明 潘生贵 《振动与冲击》 北大核心 2025年第3期291-300,308,共11页
我国近海地震频发,地震作用对海上风电基础与风机结构的稳定性影响大。为了准确有效地计算海上风电结构地震动力响应,该文根据波动理论和斯奈尔定律,推导了基于黏弹性人工边界的三维成层土地震等效节点力计算公式,并验证了其准确性。在... 我国近海地震频发,地震作用对海上风电基础与风机结构的稳定性影响大。为了准确有效地计算海上风电结构地震动力响应,该文根据波动理论和斯奈尔定律,推导了基于黏弹性人工边界的三维成层土地震等效节点力计算公式,并验证了其准确性。在此基础上,以福建莆田某风电场地基为例,建立5 MW风机-单桩-成层海床三维一体化数值分析模型,进行了地震作用下的海上风电动力响应分析。研究表明:当地震发生时,地基中不同位置的土体响应不同,对于浅层桩周土体,距离桩基越近,土体加速度响应越小,桩基会对浅层桩周土体的加速度有一定抑制作用;桩基对不同深度的土层剪应变影响也相差较大。对于风机结构而言,最大位移发生在塔架顶部,最大加速度和最大应力发生在塔架中部。 展开更多
关键词 黏弹性人工边界 等效节点力 成层地基 单桩式海上风电 地震响应
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装备碰撞调谐质量阻尼器的近海单桩风机疲劳损伤分析
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作者 孔凡 穆拉提江•麦麦提 +2 位作者 孙香红 夏红兵 王恒 《建筑科学与工程学报》 北大核心 2025年第3期48-57,共10页
为研究碰撞调谐质量阻尼器(PTMD)在风浪联合作用下对海上单桩风机疲劳损伤的控制效果,以美国国家可再生能源实验室(NREL)的5 MW基准单桩海上风机为研究对象,利用拉格朗日方程建立风浪联合作用下单桩风机-PTMD系统的运动方程。考虑Kaima... 为研究碰撞调谐质量阻尼器(PTMD)在风浪联合作用下对海上单桩风机疲劳损伤的控制效果,以美国国家可再生能源实验室(NREL)的5 MW基准单桩海上风机为研究对象,利用拉格朗日方程建立风浪联合作用下单桩风机-PTMD系统的运动方程。考虑Kaimal湍流谱模型和Jonswap波高谱,分别得到随机风速时程和波浪荷载时程,基于Palmgren-Miner线性疲劳累积损伤理论及雨流计数法,分析了单桩风机-PTMD系统的疲劳损伤。结果表明:最优碰撞参数以及调谐频率下的PTMD能够显著减轻风浪联合荷载作用下风机的疲劳损伤,PTMD质量块无需过大行程即可满足风机实际使用要求;即使在失谐情况下,PTMD仍具有较好的减轻风机疲劳损伤的作用;提出的PTMD技术具有很好的应用前景,可在海上风电场中广泛应用,提升海上单桩风机塔身的安全性和疲劳特性。 展开更多
关键词 近海单桩风机 碰撞调谐质量阻尼器 风浪联合作用 疲劳损伤
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海上风机大直径嵌岩单桩非线性动力特性
3
作者 贺瑞 金煜 +1 位作者 吉吉 国振 《河海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期121-130,共10页
以海上风机大直径嵌岩单桩为研究对象,在有限元数值模拟中引入土体非线性黏弹性本构模型与岩体损伤模型分析桩周土体、岩体刚度随应变衰减的特性。结果表明:考虑上部动荷载作用下的桩-土-岩非线性动力相互作用时,桩底嵌岩能有效提高单... 以海上风机大直径嵌岩单桩为研究对象,在有限元数值模拟中引入土体非线性黏弹性本构模型与岩体损伤模型分析桩周土体、岩体刚度随应变衰减的特性。结果表明:考虑上部动荷载作用下的桩-土-岩非线性动力相互作用时,桩底嵌岩能有效提高单桩抵抗变形能力,桩周土体变形量随岩体风化程度增加而增大、随嵌岩深度增加而减小;动荷载相对幅值(动荷载幅值和静力承载力的比值)对单桩动刚度的影响最大,岩体风化程度、单桩嵌岩深度的影响次之;岩体最大损伤常出现在土岩交界面附近,岩体强风化情况下桩底也可能出现轻微损伤;同静载情况相比,动荷载惯性效应会放大岩体损伤量。 展开更多
关键词 大直径嵌岩单桩 黏弹性本构模型 岩体损伤模型 桩土动力相互作用 海上风机
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不同长径比单桩在粉土中的p-y模型研究
4
作者 李效民 徐璐 +3 位作者 李福恒 姚雪祥 殷文明 苗得胜 《海洋工程》 北大核心 2025年第5期61-69,共9页
单桩是海上风电工程中最常用的基础形式,桩-土相互作用关系是桩基设计中需要重点考虑的因素。现有设计规范中的推荐公式适用于砂土和黏土这两种极端土质。然而,在全球范围内广泛分布着兼具砂土和黏土特性(非零内聚力和非零摩擦角)的过... 单桩是海上风电工程中最常用的基础形式,桩-土相互作用关系是桩基设计中需要重点考虑的因素。现有设计规范中的推荐公式适用于砂土和黏土这两种极端土质。然而,在全球范围内广泛分布着兼具砂土和黏土特性(非零内聚力和非零摩擦角)的过渡土质——粉土。若仅考虑单一土质特性,可能会造成桩基设计的不经济性和不可靠性。此外,传统的p-y模型主要针对单一长径比的桩基,而对于长径比动态变化的通用p-y模型研究尚不足。基于ABAQUS软件建立了单桩-粉土相互作用的有限元模型,分析并提出了粉土水平极限承载力计算公式,同时考虑长径比参数变化的影响,量化了水平极限承载力和单桩长径比对单桩横向荷载-位移响应的作用,进而提出了适应于不同长径比单桩在粉土中的p-y模型。最后,通过桩基算例的对比分析,验证了所提模型的准确性与适用性。 展开更多
关键词 单桩 粉土 不同长径比 p-y模型 海上风电 桩-土相互作用
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基于Timoshenko-Pasternak模型的水平受荷大直径桩静力响应分析 被引量:1
5
作者 范思圆 赵金海 +1 位作者 俞长海 黄丹 《海洋工程》 北大核心 2025年第2期93-101,共9页
为弥补传统Euler-Winkler(简称E-W)计算模型在单桩水平静力响应分析中的不足,基于Timoshenko梁理论和Pasternak地基理论,建立同时考虑土体剪切效应和桩身剪切变形的Timoshenko-Pasternak(简称T-P)模型。首先,基于T-P模型推导单桩的整体... 为弥补传统Euler-Winkler(简称E-W)计算模型在单桩水平静力响应分析中的不足,基于Timoshenko梁理论和Pasternak地基理论,建立同时考虑土体剪切效应和桩身剪切变形的Timoshenko-Pasternak(简称T-P)模型。首先,基于T-P模型推导单桩的整体平衡方程组;其次,运用传递函数方法结合迭代法求解;最后,通过实际案例分析,验证方法的合理性和适用性。结果表明:在大变形情况下(10 mm以上),T-P计算模型比E-W计算模型更适用于大直径钢管桩的侧向位移计算;T-P模型可以较好反映出桩身的剪力变化情况,但存在高估深层土处剪切力的现象;桩顶位移与土-桩相对剪切比呈正比例关系,且土体剪切效应相比钢管桩剪切变形对侧向位移的影响更为显著;桩身变形越接近于刚性转动,桩顶承载力增幅越大,桩身变形越接近于柔性变形,桩顶承载力增幅越小。 展开更多
关键词 P-Y曲线 大直径单桩 Timoshenko-Pasternak模型 剪切变形 海上风电
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固化土防护范围对单桩基础抗冲刷性能的影响
6
作者 张沂 刘妍 程永舟 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第8期33-38,共6页
为探究固化土防护范围对单桩基础局部冲刷特性的影响规律,研究利用Flow-3D软件,针对桩周是否存在冲刷坑,分别构建了单桩基础固化土预防模型与修复模型,在不同预防范围与修复范围工况下,对固化土防护效果的变化规律进行了一系列计算分析... 为探究固化土防护范围对单桩基础局部冲刷特性的影响规律,研究利用Flow-3D软件,针对桩周是否存在冲刷坑,分别构建了单桩基础固化土预防模型与修复模型,在不同预防范围与修复范围工况下,对固化土防护效果的变化规律进行了一系列计算分析。结果表明:固化土防护能显著降低桩周局部冲刷深度和冲刷坑范围,改变冲刷形态和位置,从而极大改善局部冲刷现象;防护效果随范围扩大呈非线性增长趋势;建议桩基固化土最优防护范围取2倍桩径。 展开更多
关键词 固化土防护 桩基础 冲刷 数值模拟
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海上风电单桩基础小变位水平静力承载特性研究
7
作者 王卫 张紫涛 +4 位作者 于光明 张雪东 张泽超 宋建正 张政 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第2期337-345,共9页
针对海上风电桩径9m的超大直径单桩基础,采用离心模型试验与数值仿真相结合方法,研究砂土地基中不同锚固深度工况下单桩基础在小变位条件下的水平静力承载特性。结果表明,随锚固深度增加,桩身旋转中心逐渐下移,且桩身水平位移与倾角沿... 针对海上风电桩径9m的超大直径单桩基础,采用离心模型试验与数值仿真相结合方法,研究砂土地基中不同锚固深度工况下单桩基础在小变位条件下的水平静力承载特性。结果表明,随锚固深度增加,桩身旋转中心逐渐下移,且桩身水平位移与倾角沿桩身分布的非线性趋势逐渐增强。不同锚固深度工况下桩侧p-y曲线间的差异随深度逐渐加大,在趋势上,p-y曲线随锚固深度增大由外凸型向内凹型转变;在量值上,同一深度处初始割线模量间可相差4倍。这一差异的原因在于,同一深度处桩体发生相同侧位移时,锚固更浅的桩体周围土体内部径向位移、环向位移的影响范围较小,土体应变较大,进而呈现较大的水平抗力。研究成果有助于深化对大直径单桩基础承载机制的认识,进而为桩体设计优化提供理论基础。 展开更多
关键词 离心模型试验 有限差分法 单桩基础 P-Y曲线 锚固深度
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强震作用下海上风机大直径单桩周围砂质海床液化研究
8
作者 王秋哲 牛亚卫 +3 位作者 黄晨乾 白笑笑 赵凯 陈国兴 《振动与冲击》 北大核心 2025年第19期306-314,共9页
单桩基础作为海上风机常用基础通常具有较大的直径,开展大直径单桩基础周围海床液化研究具有重要的理论意义和工程应用价值。考虑饱和砂土动力流固耦合效应,将剪切-体积应变增量模型与Biot动力固结方程相结合,建立地震动作用下砂质海床... 单桩基础作为海上风机常用基础通常具有较大的直径,开展大直径单桩基础周围海床液化研究具有重要的理论意义和工程应用价值。考虑饱和砂土动力流固耦合效应,将剪切-体积应变增量模型与Biot动力固结方程相结合,建立地震动作用下砂质海床-风机单桩基础相互作用的有效应力分析方法。在FLAC3D计算平台上实现了该有效应力分析方法的二次开发,通过动力离心模型试验的模拟,验证了该方法的可靠性。以南通某海上风电场典型钻孔为场地条件,对砂质海床中海上风机结构体系的地震响应进行了分析,研究了大直径单桩基础周围海床的液化机理以及桩径对风机单桩动力响应的影响。结果表明:强震作用下海床发生残余液化导致了单桩基础周围土体的大变形和单桩基础的倾斜,桩径的增大对周围海床液化范围影响较小,却加剧了单桩基础的倾斜;相较于桩体结构的破坏,海上风机大直径单桩基础更容易受海床液化影响产生失稳破坏。 展开更多
关键词 海上风机 单桩基础 地震反应 有效应力方法 土-结构相互作用
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考虑长期循环弱化效应的单桩海上风力机自振频率研究
9
作者 程星磊 邢建宇 +2 位作者 刘举 王丕光 孙晓涵 《太阳能学报》 北大核心 2025年第3期559-566,共8页
通过有限元软件Abaqus建立海上风力机单桩基础模型,结合USEFLD子程序计算土体弱化,利用简化弹簧模型计算单桩风力机系统自振频率。探讨循环荷载次数、循环荷载幅值大小和单桩尺寸对风力机系统自振频率的影响。研究结果表明:单桩基础风... 通过有限元软件Abaqus建立海上风力机单桩基础模型,结合USEFLD子程序计算土体弱化,利用简化弹簧模型计算单桩风力机系统自振频率。探讨循环荷载次数、循环荷载幅值大小和单桩尺寸对风力机系统自振频率的影响。研究结果表明:单桩基础风力机系统自振频率随循环荷载次数的增加而减小,且循环荷载水平越大,风力机系统自振频率的弱化越显著。对于该文的风力机尺寸及土体条件,在长达107次的循环加载后,风力机自振频率最小可弱化为初始值的0.954倍,但仍在1P~3P频率范围内;增加单桩桩长、直径和壁厚均能减弱单桩风力机系统自振频率的长期弱化,且在用钢量相同的条件下,相较于增加桩长和壁厚,通过增加桩径的方式能够更为有效的降低风力机系统自振频率的弱化,保证风力机系统的稳定运行。 展开更多
关键词 海上风力机 自振频率 单桩基础 循环弱化 累积变形 循环荷载
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海上风电单桩基础降本增效方法研究
10
作者 郭晓辉 刘鑫 +2 位作者 周昳鸣 胡合文 闫姝 《太阳能学报》 北大核心 2025年第6期639-644,共6页
基于江苏海域,采用一体化设计对比API-WSD规范、ISO规范等常规校核方法,以及第四强度理论结合欧标的新校核方法,重点分析单桩基础新旧校核方法的差异性;统计不同风电场17个单桩基础几何参数,研究分析泥面载荷、桩径、桩长之间的规律,建... 基于江苏海域,采用一体化设计对比API-WSD规范、ISO规范等常规校核方法,以及第四强度理论结合欧标的新校核方法,重点分析单桩基础新旧校核方法的差异性;统计不同风电场17个单桩基础几何参数,研究分析泥面载荷、桩径、桩长之间的规律,建立载荷-几何尺寸-质量的关系曲线,提出单桩基础设计快速评估方法,并搭建智能化快速评估平台。 展开更多
关键词 海上风电 单桩基础 风电场 桩径 桩长
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基于实测振动数据的海上风电基础冲刷损伤识别分析 被引量:2
11
作者 邱旭 李会 +3 位作者 司广全 王金寿 赵昊 刘鑫 《太阳能学报》 北大核心 2025年第2期676-682,共7页
运用数值模型分析桩周海床冲刷对海上风电机组动力特性的影响,发现单桩基础的风电机组自振频率对冲刷较为敏感,而高桩承台基础的机组则不敏感,可通过分析单桩基础机组的频率变化来反演桩周冲淤变化情况。进一步地,选取了3台典型机组,利... 运用数值模型分析桩周海床冲刷对海上风电机组动力特性的影响,发现单桩基础的风电机组自振频率对冲刷较为敏感,而高桩承台基础的机组则不敏感,可通过分析单桩基础机组的频率变化来反演桩周冲淤变化情况。进一步地,选取了3台典型机组,利用机组的振动实测数据及冲刷扫测数据,分析了振动信号时变特性同桩周海床冲淤变化的关系。当桩周海床发生冲刷、淤积或基本不变时,机组自振频率呈现出下降、上升和基本不变的趋势,验证了通过机组实测振动信号判断桩周海床冲淤特性的可行性。 展开更多
关键词 海上风电 局部冲刷 动力特性 损伤识别 单桩基础 高桩承台
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基于不确定性的海上风电单桩p-y曲线法的模型误差评估与可靠度分析研究
12
作者 林奖勤 张璐璐 +2 位作者 廖晨聪 王舸 张泽超 《海洋工程》 北大核心 2025年第3期105-117,共13页
针对海上风电单桩水平试桩数据有限、模型误差评估困难的问题,提出了一种基于有限试桩数据条件下的海上风电大直径单桩水平承载力p-y曲线法模型误差二阶段评估方法。首先开展超重力离心模型试验,获取原位应力水平下不同桩径与埋深比的... 针对海上风电单桩水平试桩数据有限、模型误差评估困难的问题,提出了一种基于有限试桩数据条件下的海上风电大直径单桩水平承载力p-y曲线法模型误差二阶段评估方法。首先开展超重力离心模型试验,获取原位应力水平下不同桩径与埋深比的风电单桩的水平承载力数据,并结合既有文献公开的有限试桩数据,建立风电单桩水平静载数据库;然后建立三维有限元基准模型,将其作为实测数据与p-y曲线法之间的过渡,利用所建数据库评估基准模型自身的误差ε_(FEM);接着通过算例扩充得到基准模型相对p-y曲线法的偏差系数η的概率分布;最后将ε_(FEM)与η结合得到模型误差ε_(py)的概率分布。研究表明,模型误差ε_(py)的均值与桩-土相对刚度E_(p)I_(p)/(EsL4)的对数呈线性关系。工程案例研究显示,对于某海上风电场第41号机位的单桩,不考虑模型误差则单桩可靠度指标β为4.33,考虑模型误差得到可靠度指标β为6.91。这表明,忽略p-y曲线法的模型误差可导致设计偏于保守。 展开更多
关键词 风电单桩 P-Y曲线法 水平承载力 模型误差 不确定性分析 可靠度分析
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砂土中大直径单桩极限水平抗力的数值模拟
13
作者 刘德广 罗成喜 王栋 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期149-156,共8页
国内外近海风机大多采用大直径单桩基础,大直径单桩设计的控制工况通常是水平荷载下的响应。传统API方法主要用于细长桩,近年发展起来的PISA方法用四类弹簧表征土体对桩的反力,原理上更适合低长径比的单桩,但PISA方法中的极限水平抗力... 国内外近海风机大多采用大直径单桩基础,大直径单桩设计的控制工况通常是水平荷载下的响应。传统API方法主要用于细长桩,近年发展起来的PISA方法用四类弹簧表征土体对桩的反力,原理上更适合低长径比的单桩,但PISA方法中的极限水平抗力计算存在很大争议。本文选取我国南海典型砂土参数进行有限元分析,变化土体相对密实度、桩径和长径比等关键参数,比较桩基响应曲线,发现了三种广泛采用的极限水平抗力表达式均有明显局限性。最后基于大量变动参数有限元分析,建议采用两段式表达极限水平抗力随深度的变化。 展开更多
关键词 大直径单桩 砂土 水平荷载 有限元法 长径比
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冰区单桩海上风机结构B-TMD减振控制数值模拟
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作者 孔德福 李光明 +3 位作者 李唯一 崔泽凯 俞华锋 陈达 《河海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期118-126,共9页
采用渤海18号冰区实测数据,以NREL 5 MW单桩海上风机结构为例,采用ANSYS有限元软件建立风机模型,分析了调谐质量阻尼器(TMD)和双向调谐质量阻尼器(B-TMD)对风、海冰、海流荷载联合作用下单桩海上风机结构双向振动响应的减振效果。结果表... 采用渤海18号冰区实测数据,以NREL 5 MW单桩海上风机结构为例,采用ANSYS有限元软件建立风机模型,分析了调谐质量阻尼器(TMD)和双向调谐质量阻尼器(B-TMD)对风、海冰、海流荷载联合作用下单桩海上风机结构双向振动响应的减振效果。结果表明:B-TMD对塔筒能够起到双向控制作用,同时降低了面外和面内风机塔筒的振动响应,对于塔筒的控制效果更好;B-TMD对塔筒顶端面外和面内位移控制效果随着质量比增大而提高,受风冰角影响不大;B-TMD鲁棒性较差,面外和面内的阻尼器参数分配极易影响控制效果,当面外和面内阻尼器参数相同时,B-TMD能够发挥最优的控制效果。 展开更多
关键词 单桩海上风机 荷载作用 振动控制 双向调谐质量阻尼器
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海上风力机单桩基础水平受力简化分析方法
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作者 黄申 翟恩地 +1 位作者 许成顺 孙毅龙 《太阳能学报》 北大核心 2025年第9期42-50,共9页
水平荷载作用下海上风力机单桩发生刚性转动变形模式,桩周竖向摩阻力形成桩身抗力矩,同时桩端土土体对桩端截面形成抗力作用。该文首先基于径向土压力分布函数得出桩身抗力矩的计算公式,建立桩端截面转动过程中竖向应力变化模型,推导桩... 水平荷载作用下海上风力机单桩发生刚性转动变形模式,桩周竖向摩阻力形成桩身抗力矩,同时桩端土土体对桩端截面形成抗力作用。该文首先基于径向土压力分布函数得出桩身抗力矩的计算公式,建立桩端截面转动过程中竖向应力变化模型,推导桩端抗力矩的离散数值解和简化公式解。其次,基于线弹性-塑性摩阻力-位移模型,建立桩端水平剪力的计算公式。然后,根据刚性桩在水平荷载作用下的变形模式建立简化分析模型,通过与试验结果开展对比研究,验证了该文方法的合理性。最后,分析3种附加抗力在水平承载力的比例随桩直径、长径比、土内摩擦角的变化规律,结果表明:随着长径比增加,附加抗力在水平承载力的比例逐渐减小;随着直径增加,附加抗力在水平承载力的比例未显著变化;随着内摩擦角增加,桩身抗力矩在水平承载力的比例逐渐增加。 展开更多
关键词 海洋工程 桩基础 土结构相互作用 简化模型 单桩承载力
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随机风浪作用下15 MW近海单桩风机基础疲劳分析
16
作者 栾志萌 窦培林 +3 位作者 方世祥 严松松 张浩然 库一航 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第4期143-147,共5页
单桩式风机塔筒是支撑整个风机叶片和机组的基础结构,其疲劳强度的稳定性和可靠性是风机设备安全运行的重要保障。本文以15 MW海上风机塔筒为对象,通过采用完全耦合的时域仿真程序,考虑实际环境条件,得出塔基的荷载和结构应力情况,并使... 单桩式风机塔筒是支撑整个风机叶片和机组的基础结构,其疲劳强度的稳定性和可靠性是风机设备安全运行的重要保障。本文以15 MW海上风机塔筒为对象,通过采用完全耦合的时域仿真程序,考虑实际环境条件,得出塔基的荷载和结构应力情况,并使用雨流计数法和Miner准则计算疲劳累积损伤。结果表明,波浪荷载引起的塔座疲劳损伤大于风荷载引起的疲劳损伤。在额定风速的环境条件下,考虑风浪错位的联合作用会导致塔基疲劳损伤最大。 展开更多
关键词 单桩式风力机 疲劳分析 雨流计数法 风机基础
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黏土海床侧翼单桩基础水平累积位移规律
17
作者 段伦良 伍赟昊 +2 位作者 湛波粼 王多银 AZIZ Zahid 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第24期10407-10415,共9页
为研究水平循环荷载下侧翼单桩基础结构力学行为特征,采用有限元软件ABAQUS建立侧翼单桩-黏土相互作用三维数值模型,并通过USDFLD子程序引入土体刚度衰减模型,研究黏土海床侧翼单桩基础水平位移累积规律。结果表明:循环荷载下土体刚度... 为研究水平循环荷载下侧翼单桩基础结构力学行为特征,采用有限元软件ABAQUS建立侧翼单桩-黏土相互作用三维数值模型,并通过USDFLD子程序引入土体刚度衰减模型,研究黏土海床侧翼单桩基础水平位移累积规律。结果表明:循环荷载下土体刚度、基础嵌入深度、荷载幅值及翼板尺寸会影响侧翼单桩基础水平位移响应,其翼板长、宽及厚度对侧翼单桩基础水平位移的影响强度依次减弱;在循环加载次数较小时,侧翼单桩基础水平位移与土体初始强度之间的关系呈线性关系,随着随循环加载次数增大,二者之间的非线性逐渐增强;局部冲刷会通过减少翼板与土体的接触面积影响侧翼单桩基础水平位移。研究成果不但能够丰富现有桩基理论,而且可为侧翼单桩基础设计提供科学参考。 展开更多
关键词 水平循环荷载 侧翼单桩 刚度衰减 累积位移 局部冲刷
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大直径单桩海上风机的风浪效应动力模型试验
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作者 田抒平 张陈蓉 陈敬森 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第4期745-753,795,共10页
极端风浪荷载作用下,海上风机结构动力响应较大,安全性能遭受严重威胁。以NREL-5MW风机为原型,对极端荷载条件下砂土中大直径单桩基础海上风机进行一系列1g动力模型试验研究。采用自主研发的直线电机激振器,通过自定义输入归一化波形进... 极端风浪荷载作用下,海上风机结构动力响应较大,安全性能遭受严重威胁。以NREL-5MW风机为原型,对极端荷载条件下砂土中大直径单桩基础海上风机进行一系列1g动力模型试验研究。采用自主研发的直线电机激振器,通过自定义输入归一化波形进行单点荷载加载,实现实际海况条件下环境荷载的随机不规则特性,对比分析了单独风荷载、单独波浪荷载以及风浪联合荷载作用下风机系统的位移和应力响应特性,探讨了不同加载条件对风机上部结构和桩基连接处疲劳破坏的影响。试验结果表明,极端风浪荷载条件下,风机位移和振荡幅度随荷载增加呈非线性趋势显著增加。波浪荷载是造成风机结构连接处疲劳破坏的主要因素。此外,单独风荷载和波浪荷载作用位移极值线性叠加明显大于风浪联合荷载条件下结构的耦合动力响应;而单独风荷载和波浪荷载作用时结构连接处疲劳损伤线性叠加明显小于风浪联合作用的疲劳损伤。分析结果可为海上风机的设计和评估提供一定参考。 展开更多
关键词 1g模型试验 海上风机 大直径单桩基础 风浪联合荷载 疲劳分析
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海床风电桩偏转分布式监测与智能预测研究
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作者 潘文栋 施斌 +2 位作者 孟志浩 韩贺鸣 魏广庆 《高校地质学报》 北大核心 2025年第3期312-323,共12页
海床风电桩通常安装在工程性质较差的近海软土地层中,在外部复杂荷载的作用下容易发生较大偏转甚至失稳,影响整个风电系统的正常运转。在现有的风电桩稳定性研究中,对偏转的监测和预测是最经济有效的方法之一。鉴于传统监测方法的不足... 海床风电桩通常安装在工程性质较差的近海软土地层中,在外部复杂荷载的作用下容易发生较大偏转甚至失稳,影响整个风电系统的正常运转。在现有的风电桩稳定性研究中,对偏转的监测和预测是最经济有效的方法之一。鉴于传统监测方法的不足以及风电桩偏转变化的非线性,该文提出了一种基于超弱光纤光栅(UWFBG)和机器学习(ML)的海床风电桩偏转监测和预测新方法,并将其应用于山东半岛的一个海床风电桩案例研究中。利用UWFBG成功获得沿风电桩的连续应变数据,计算出风电桩的最大偏转角0.35°;分析了风速、风向和潮汐等荷载影响因素与桩顶转角之间关系,发现在盛行风向下,桩顶转角与风速呈正相关,与潮汐振幅呈负相关;在此基础上建立了EEMD-PSO-SVR预测模型并成功对风电桩偏转进行了预测,与实测值相比,预测结果均方根误差和平均绝对误差分别为分别为0.0438°和0.0358°,验证了所提出预测模型的准确性。 展开更多
关键词 海上风电桩 超弱光纤光栅(UWFBG) 偏转监测 机器学习(ML) EEMD-PSO-SVR
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桩基核岛结构三维地震反应分析简化方法
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作者 李文彪 蒋家卫 +1 位作者 陈国兴 朱升冬 《土木工程学报》 北大核心 2025年第2期86-96,128,共12页
核岛可能会受到潜在强地震的严重威胁。土-桩-核岛结构动力相互作用效应分析是桩基核岛结构抗震设计的核心问题。针对我国某拟建核电厂,以3D集中质量-梁杆模型模拟AP1000核岛结构,建立土质地基-群桩基础-核岛结构体系的3D整体有限元模... 核岛可能会受到潜在强地震的严重威胁。土-桩-核岛结构动力相互作用效应分析是桩基核岛结构抗震设计的核心问题。针对我国某拟建核电厂,以3D集中质量-梁杆模型模拟AP1000核岛结构,建立土质地基-群桩基础-核岛结构体系的3D整体有限元模型和简化模型。在该简化模型中,采用“等效单桩”代替群桩基础,采用Penzien集中质量模型模拟土-桩-结构动力相互作用,采用土弹簧模拟土-核岛底板动力相互作用。选取频谱特性差异显著的近场中强震、中-远场强震和远场大震记录作为输入基岩地震动,采用广义non-Masing滞回本构模型考虑土的动力非线性特性,对比分析3D简化模型和整体有限元模型计算的核岛结构(屏蔽建筑和安全壳)地震反应特征。结果表明:2种模型计算的核岛结构水平向和竖向峰值加速度、水平向峰值相对位移随高度的变化以及屏蔽建筑顶部水箱晃动水的水平向谱加速度β谱的值均基本吻合;在低频丰富的强地震动作用下,2种模型计算的核岛结构顶部的竖向谱加速度β谱的值基本一致。这表明简化方法能合理模拟桩基核岛建筑结构的地震反应特征,可作为桩基核岛结构地震反应分析的一种辅助方法。 展开更多
关键词 核岛结构 地震反应特征 土-桩-结构动力相互作用 等效单桩 三向地震动
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