海上风机复合筒型基础负压沉放调平

复合筒型基础是一种巨型宽浅式负压沉箱基础,其筒内设置分舱以对托航、沉放、调平等进行控制.渗流与负压是筒型基础重要的研究内容,而目前尚未发现对复合筒型基础的相关研究.针对复合筒型基础,通过数值模型研究了其沉放调平渗流特性,以出口水力梯度为控制条件,建立了均质砂土中临界负压计算公式,并与无分舱板情况进行比较;最后分析了土质分层和渗流"反作用"对渗流场的影响.结果表明:分舱板使筒型基础沉放临界负压降低约10%,调平临界负压随倾角迅速下降;分层土体中相对渗径变长,临界负压增大,不容易发生渗透破坏;渗流使筒内土体疏松,渗透系数变大,造成内侧土体中水力梯度减小,对土体渗透稳定起到保护作用.     

多裂缝渗流场的边界元解法

运用边界元方法研究了多裂缝渗流场.并将讨论一个均质、稳定的二维多裂缝渗流场,建立的数学模型具有可精确描述多裂缝渗流场的特点.在Windows环境下编制了相应的软件.     

双点异向循环荷载下吸力式四桶型基础承载特性实验

吸力式桶型基础安装简便、施工周期短,有利于节约成本,在海上风电行业的应用逐渐增多.但实际海洋环境复杂多变,风、波浪荷载的作用方向往往不尽相同.考虑到实际工程中可能出现的此类复杂海况,进行了不同荷载夹角下的双点循环荷载模型实验.选取某海域原型土,探究四桶型基础结构在不同风、浪夹角的循环荷载作用下的承载性能,研究在不同工况下基础承载性能的变化规律.结果表明,当两类荷载存在一定的荷载夹角时,基础处于更危险的状态;建议在该地质条件下,当风机处于正常服役状态时,考虑不同的循环荷载夹角对四桶型风机基础承载性能的影响.     

筒型基础负压沉贯的物性参数动态模型

分析筒型基础负压沉贯的特点,首先,由有效应力原理和瞬时质量守恒原理确定了渗流方程和应力场方程;其次,建立了新的土颗粒本构关系,利用J2流动理论及各向同性硬化原理计算土体颗粒在渗流力作用下的弹塑性变形,利用离散元法求解土体骨架的体应变;然后,在此基础上导出了筒型基础负压沉贯流固耦合的孔隙度、渗透率等动态物性参数模型;最后,利用导出的模型进行了实例计算,检验了模型的理论性.     

复合筒型基础临界负压试验分析

吸力沉贯是复合筒型基础安装的关键环节之一,施加的吸力值决定安装的成败.施加吸力值过小,无法下沉,吸力值过大容易发生渗透破坏,造成安装失败.本文通过室内模型试验研究了复合筒型基础在不同深度处的临界负压,并与现有的理论公式进行了对比分析.结果表明,适用于单筒基础的临界负压公式计算得到的吸力值小于试验中测得的临界负压,SR公...     

苗尾水电站上游围堰三维渗流场分析及基础防渗方案研究

苗尾水电站上游围堰具有堰高、心墙土工膜承受的水头高及地质条件较为复杂等特点.采用非均质土统一的饱和-非饱和土渗流控制方程,对苗尾水电站上游围堰进行了渗流场三维有限元分析,并对不同基础渗控方案进行了对比;同时针对复合土工膜与防渗墙连接处应变集中拉脱以及防渗墙可能出现的施工缺陷等极端情况进行了分析.得出了不同基础帷幕灌浆深度及防渗体缺陷条件下各关键性的渗透指标,为围堰的技术经济设计决策及基坑抽排方案选定提供了参考.     

基于Fluent的具有防渗墙堤基的渗流场数值模拟分析

为实现具有防渗墙防渗措施的河道堤防二维渗流场真实区域的数值模拟,采用有限体积法的Fluent数值模拟软件,利用其多孔介质模型,求解堤防基础的渗流场,并对采取防渗墙的单一防渗措施条件下的渗流场进行分析,结果表明,随着防渗墙深度的增加,其对河道堤防防渗效果明显但不是无限制的,由此可为堤防渗流计算及工程所需的合理的防渗墙深度提供依据。     

降雨渗流对堆积型滑坡稳定性影响的数值模拟 －以贵州大榕滑坡为例

降雨是堆积型滑坡失稳破坏的主要诱因之一,滑坡的失稳和破坏与雨水渗流紧密相关。选取贵州省岑巩县大榕滑坡为研究对象,大榕滑坡为典型的古滑坡堆积区失稳,通过详细分析该堆积型滑坡形态特征、地层岩性、物质结构及变形特征,根据工程水文地质条件建立数值计算模型,利用饱和-非饱和渗流有限元模拟降雨入渗时滑坡堆积体的瞬态渗流场,将计算得到的瞬态孔隙水压力和基质吸力对非饱和土抗剪强度的影响用于滑坡极限平衡分析,根据渗流场和应力场数值耦合分析不同降雨雨型、强度、历时对滑坡稳定性的影响。研究表明:降雨是滑坡持续变形并失稳的诱发原因,与降雨类型相比降雨强度对滑坡稳定性影响较大;滑坡稳定性在降雨结束后延滞一段时间达到最小,此时对滑坡的稳定性最不利,随后稳定性逐渐上升。     

桩-筏复合基础的非线性分析与设计

在当前的工程实践中，对复合桩基的处理是按上部荷载全部由桩传到地基中去来对待的，认为承台只起连接桩顶和传递上部荷载的作用。但实际上，上部荷载是由桩、承台和地基三者共同承担的。因此，应用有限元和无限元相结合的方法，对桩筏复合基础进行非线性分析，进一步揭示复合桩基的工作原理具有实际意义和理论价值。将按单桩极限承载力设计复合桩基的新方法运用于工程实例的结果表明，复合桩设计新方法具有明显的优越性。     

桩-筏复合基础的非线性分析与设计

在当前的工程实践中,对复合桩基的处理是按上部荷载全部由桩传到地基中去来对待的,认为承台只起连接桩顶和传递上部荷载的作用。但实际上,上部荷载是由桩、承台和地基三者共同承担的。因此,应用有限元和无限元相结合的方法,对桩筏复合基础进行非线性分析,进一步揭示复合桩基的工作原理具有实际意义和理论价值。将按单桩极限承载力设计复合桩基的新方法运用于工程实例的结果表明,复合桩设计新方法具有明显的优越性。     

流固耦合渗流模型在筒型基础沉贯中应用

根据筒型基础沉贯作用的特点，研究了适合筒型基础应用的渗流模型，并修正了物理参数动态模型．利用J2流动理论各向同性硬化原理，结合离散元方法，建立筒型基础土体本构关系．将本构关系引入到有效应力原理中，建立沉贯作用基本方程，改进沉贯阻力方程，根据质量守恒定律和流固耦合渗流运动方程来建立适合筒形基础沉贯作用特点的流固耦合渗流数学模型，并给出上述模型的定解条件．利用模型进行了实例计算，检验了模型的可用性和有效性．     

筒型基础负压沉贯中的动态物性参数

为研究筒型基础内海积土的物性参数，结合筒内沉贯土层性质及沉贯环境，应用J2流动理论和各向同性硬化原理计算沉贯过程中土颗粒的应变，考虑到土中出现贯通裂隙，应用离散元方法计算土体骨架应变,结合土颗粒和土体骨架应变，从土的孔隙率和渗透率的定义出发，推导出沉贯过程中筒内海积土物性参数的动态模型-最后，通过实例计算验证了模型和计算过程的正确性．     

桶形基础下沉的条件分析

从桶形基础下沉时的基本方程入手,讨论了影响基础下沉的条件．保证基础下沉可通过增大插入力或减小阻力实现,增加基础重力可增大插入力,但仅靠重力有时并不能达到预定插深．使用负压可同时增大插入力和减小阻力,插入力是由作用在顶板上的桶内外压差产生的,其大小与顶板有效承压面积及压差有关．为产生负压,首先应保证在自重插深时桶与土壤之间有足够的密封,理论最大负压与工作水深有关,但实际可利用的最大负压受排水泵能力、土壤性质及结构强度等因素的限制．使用喷冲和电渗也可以减小下沉阻力．工程应用可将上述各种方法组合使用．     

张力腿平台整体式负压基础沉贯及抗拔模型实验

张力腿平台是一种理想的深海开发平台.桶形基础是目前世界上新式基础形式,其适用的土质范围、水深范围及环境荷载均相当宽广.如果能将桶形基础应用于张力腿平台,则会使张力腿平台更加经济实用.实验中使用一种自主设计的桶形基础模型沉贯及抗拔实验仪器,进行相应的模型实验,以探索将桶形基础应用于张力腿平台的实用性.实验证明水头驱动力可以代替泵抽吸实现桶基沉贯,实验装置较好地模拟了张力腿受动载荷作用的工作情况,初步探求了动载荷对桶形基础的影响.     

海上风电机宽浅式筒型基础渐进破坏研究

海上风电的吸力筒基础在服役过程中受到来自风、浪、流、地震和船舶停靠带来的水平荷载作用,从而使吸力筒基础产生平移和转动地基变形,这种地基变形累计会导致结构整体失稳破坏。宽浅式吸力筒基础埋深较浅,基础-土体相互作用机理与传统浅基础不同。因此,在极限载荷作用下基础的渐进破坏机理尚不明确。利用土工离心机对不同筒径比的宽浅式吸力筒基础进行试验,分析了基础在砂土中的水平极限承载特性。基于Abaqus有限元模型,进一步分析了吸力筒基础的渐进演化失效模型,揭示了破坏过程中矢量旋转中心位置变化曲线,提出了考虑旋转中心位置变化的水平极限承载特性计算模型,为宽浅式吸力筒基础设计提供参考。     

不同土质条件下基坑渗流场渗透特性分析

控制地下水对基坑开挖和周围环境的负面影响，是基坑工程特别是深基坑工程设计与施工的重要组成部分．采用三维有限元法分析了基坑渗流场的分布特性，比较了不同土质条件下渗流作用对基坑土体渗透稳定性的影响，较好地反映了基坑渗流场中等势线、流速矢量以及水力梯度等渗流要素在不同土质条件下的变化规律，探讨了工程中可能出现的不利因素．分析表明，在均质各向同性非成层土中，基坑角点和溢出点附近水力梯度最大，是整个基坑最易发生渗透破坏的地方；在成层土情况下，水头等势线有向渗透系数小的土层聚集的趋势．对比各种分析结果，当水平向渗透系数大于竖向渗透系数时，基坑最容易发生渗透破坏．     

基于多元统计的筒型基础海洋平台拖航分析

以筒型基础海洋平台为研究对象,通过模型试验测定了不同拖航组合时的平台加速度、拖缆力、筒内气压力以及筒底水压力,并用因子分析和聚类分析对10个力学参数测试结果进行分析比较,用于筒型基础平台随浪、顶浪时最佳拖航方式的选取判别．因子分析结果表明,总方差的82％的贡献来自于前3个因子,所对应的平台x、y、z方向加速度、拖缆力、1#筒与3#筒气压力以及1#筒水压力为系缆平台拖航的特征力学参数．聚类分析结果表明,可以通过筒型基础平台拖航过程力学参数的测定来归属不同的拖航组合．     

筒型基础海洋平台气浮拖航稳性分析

介绍了筒型基础平台充气浮运的浮稳性和自由运动周期的理论分析方法。气浮体的浮稳性通过稳性高参数来判断，并提出了稳性高参数的计算式。气浮体的自由运动周期采用单自由度弹簧体系来计算，部分参数通过试验确定。理论计算得到的稳心半径与模型试验和现场原型试验的测算值非常吻合，气浮结构的静稳性分析理论和浮态分析理论得到了相互验证。最后利用气浮分析理论对一工程结构进行了计算分析。     

海上风电大尺度预应力筒型基础结构预应力优化设计

应用于海上风电工程中的大尺度筒型基础为钢筋混凝土结构,中间的弧形过渡段为塔筒和筒基之间的传力过渡段,因而对其传力性能和防腐性能有着较高的要求.为优化大尺度筒型基础过渡段的传力性能和防腐性能,对基础上部弧形过渡结构施加预应力.借助有限元软件ABAQUS,对施加有预应力的大尺度筒型基础结构进行数值模拟分析.在极限荷载、交变荷载及相同的边界条件下,在弧形过渡结构上作用不同大小的有效预应力,计算各种情况下的弧形过渡结构和基础环梁受力特征,通过其主拉应力、主压应力的峰值以及主拉应力大于2,MPa的分布区域来分析结构受力性能.经过计算分析可知:弧形过渡结构在有效预应力增加到800,MPa时,继续增大预应力值,过渡结构抗裂性能趋于稳定;基础环梁在作用600,MPa有效预应力情况下,其抗裂性能最佳.在基础预应力设计中,应综合考虑两部位的受力变化趋势.有限元模拟的是有效预应力,在实际工程中,除考虑各种预应力损失外,应适当增加张拉控制应力.