海上风电大直径单桩的修正p-y 曲线模型
2021-04-21孙毅龙许成顺杜修力杜秀萍席仁强
工程力学 2021年4期
孙毅龙,许成顺,杜修力,杜秀萍,席仁强
(1. 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室,北京 100124;2. 保定市水利水电勘测设计院,河北,保定 071000)
单桩基础是海上风电常用的基础形式之一,由于海洋荷载环境的复杂性和特殊性,海上风电单桩基础常承受较大的水平荷载,从而导致桩基发生水平位移[1]。基础水平位移过大会影响海上风机的正常运营,因此研究水平荷载作用下海上风电单桩基础的位移反应具有重要意义。
为研究水平荷载作用下桩基的水平变位规律,许多学者开展了大量的研究工作。Reese 等[2]开展了砂土场地下钢管桩的水平加载试验,基于柔性桩模型(长细比为24)试验结果提出了p-y 曲线模型,此方法应用简单且可以较好地反映土体的非线性,因此API、DNV 推荐用p-y 曲线法进行水平受荷桩的承载力设计。近年来,随着海上风电单桩基础桩径的增大,桩基长细比减小,Wiemann[3]通过开展有限元计算发现,对长细比较小的刚性桩,p-y 曲线存在高估初始地基刚度的缺陷;且随着深度的增加,初始地基刚度被高估的更为严重。因此造成海上风电单桩基础设计过于保守,增加建设和运营成本。朱斌等[4]通过开展单桩基础模型试验,再次发现传统p-y 曲线法具有偏大的初始刚度和偏小的极限土抗力。Ashford 等[5]开展桩基水平振动试验,发现初始地基刚度与桩土相对刚度有关,并修正了初始地基模量的计算方法;结果表明,基于Terzaghi 推荐的地基反力模量计算的桩基自振频率与试验实测结果吻合较好。……
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