吸力式桶形基础水平极限承载力研究
吸力式桶型基础水平静力加载试验承载特性与稳定性分析
吸力式桶型基础水平静力加载试验承载特性与稳定性分析许建朋;陈旭光;姜育科【摘要】Due to the economy,reusability,easy installation,wide applicability and other characteristics,the suction bucket foundations are widely used as offshore wind power bases.In this study,the horizontal loading test of the suction bucket foundation in saturated sandy soil is carried out.We obtained the effects of different aspect ratio on the horizontal bearing capacity of the suction bucket foundation by dimensionless analysis.It is found that with the increase of the aspect ratio of the bucket,the horizontal bearing capacity and the limit dis-placement of the bucket are increased.In addition,we analyze soil pressure on the front and rear side of the bucket with depth and horizontal load.We also found that the bucket rotation point position is located be-tween 0.6 and 0.9 times the bucket height by using the displacement analysis method and the soil pressure a-nalysis method;and as the aspect ratio increases,the rotation point position moves upwards.%吸力式桶形基础由于其经济、可重复利用、安装方便、适用性强等特点被广泛利用于海上风电基础.本文通过饱和细砂土中吸力式桶型基础水平加载试验,运用无量纲化的分析方法对试验结果进行分析,探究了不同长径比对吸力式桶形基础的水平承载特性的影响,发现随着基础长径比的增大,其水平承载力与桶顶极限位移量均增大;分析了基础桶壁受力前后侧土压力随深度以及水平荷载的分布规律;利用位移分析法和土压力分析法计算转动点位置,对比发现两种计算方法得到的基础转动点位置均位于0.6~0.9倍的桶高之间;揭示了加载过程中基础转动点位置随长径比增大向上移动的变化规律.【期刊名称】《三峡大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(040)003【总页数】5页(P61-65)【关键词】吸力;桶型基础;无量纲化;长径比;位移;土压力;转动点【作者】许建朋;陈旭光;姜育科【作者单位】河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,南京 210098;河海大学江苏省岩土工程技术工程研究中心,南京 210098;河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,南京 210098;河海大学江苏省岩土工程技术工程研究中心,南京 210098;河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,南京 210098;河海大学江苏省岩土工程技术工程研究中心,南京 210098【正文语种】中文【中图分类】TU441由于全球能源危机、环境污染以及温室效应的加剧，海上风能作为一种重要可再生、清洁能源逐渐受到人们的关注，海上风电得到大力发展．而在复杂海洋环境下，海上风电基础的承载特性与稳定性直接影响到海上风电整体的结构安全．吸力式桶型基础[1]为上端封闭下端开口的筒体，可利用负压原理下贯至海底土层．近年来，由于其成本较低、安装方便、可回收利用的特点被广泛应用于海上风电基础．目前，国内外学者对于吸力式桶型基础已经有一定程度的研究．Byrne[2]基于牛津大学研制的加载系统，研究了吸力式基础在砂土中的承载力特性，采用水平和竖向的静载和循环荷载等组合荷载，得到吸力式基础的破坏包络面．Chen[3]比较了吸力式沉箱在正常固结和超固结土中的一系列离心机模型试验的结果，分析了其在静载和循环荷载作用下的抗拔承载力．Randolph[4]论述了水平和竖向荷载条件下粘土中吸力基础的分析技术和设计参数．讨论了水平和竖向荷载之间的相互作用，并且考虑诸如土壤的强度各向异性和施加的载荷对吸力式沉箱的水平承载力的影响．朱斌等[5]对吸力式沉箱在饱和淤泥中的吸力安装和横向承载力进行大型模型试验．试验结果表明：渗流效应影响基础在淤泥中的下沉，沉贯所需的吸力可以根据桶壁摩擦力和锥阻力很好地预测．李大勇等[6-8]对饱和细砂土中裙式吸力基础的承载力特性开展模型试验研究，试验选取不同裙高的吸力基础进行水平静力加载试验，分析了水平位移和土压力的变化．王建华[9]通过模型试验研究了桶形基础在竖向静载以及水平循环荷载共同作用下的承载特性，并与有限元计算结果相对比，发现竖向静载决定了吸力锚失稳时循环荷载的大小与次数．由此可见，国内外学者对吸力式桶型基础已经有了初步的研究，本文对吸力式桶型基础进行水平静载模型试验，并且对试验结果进行无量纲化处理，研究其承载特性以及稳定性的变化规律．1 吸力式桶型基础模型试验1.1 吸力式桶型基础模型吸力式桶形基础模型由主桶模型和加载杆固定端组成，加载杆固定端设置在主桶模型顶盖中央，如图1所示．模型的材料是圆钢，并打磨光滑，下部敞开，上部顶盖一侧设有排水孔．本文模型试验采用3个不同长径比的吸力式桶形基础模型，尺寸见表1．表1 桶形基础模型尺寸长径比[H/D]直径D/mm桶高H/mm桶顶盖厚T1/mm桶壁厚T2/mm0．52001001050．751501200图1 吸力式桶形基础模型1.2 试验地基试验所选地基为取自海滩的细砂土，颗粒级配如图2所示，其物理力学参数见表2．为保证试验过程中砂土地基的均质性，采用分层装填，同时采用渗流加静置固结，可以加速砂土固结．每次装填砂土10 cm，注水并使水位高于砂土，打开排水阀进行排水，利用渗流作用加速砂土固结．重复上述过程，最终完成40 cm高砂土地基的分层填筑．图2 砂土颗粒级配曲线表2 试验用砂物理参数类型比重孔隙比渗透系数/(cm·s-1)细砂2．520．5740．0021.3 水平静力加载试验方案图3为水平静力加载模型试验方案示意图．图3 水平静力加载模型试验方案示意图吸力式桶形基础模型及微型土压力计埋入砂土中；2只LVDT位移传感器沿水平方向布置在加载杆受力方向后侧，分别标记LVDT1和LVDT2，LVDT1距离基础模型顶盖高90 cm，LVDT2距离基础模型顶盖高80 cm；静力加载高度是50 cm．水平静力加载模型试验，用砝码逐级加载，每级荷载为2 N，每级荷载作用下LVDT读数没有变化或者变化小于0.01 mm时，继续施加下一级荷载，直至基础模型失稳破坏．重复试验过程，直到完成3个不同长径比的吸力式桶形基础模型试验．2 水平静力加载模型试验位移试验结果分析将试验结果均做无量纲化处理[10]：水平荷载的无量纲表达式为F/2πR3γ、其中F 为水平静力，R为吸力式桶形基础模型半径，γ为试验砂土有效重度(由第二章土体参数算得9.46 kN/m3)；基础水平位移的无量纲化表达式为s/D，s为LVDT所测基础水平位移量，D为吸力式桶形基础模型的直径；基础桶顶位移的无量纲化表达式为S/D，S为基础桶顶水平位移量，D为吸力式桶形基础模型的直径；基础转动点位置的无量纲化表达式为h/H，h为转动点到桶形基础顶面之间的距离，H为吸力式桶形基础的长度(高度)．2.1 水平静载作用下吸力式桶形基础的荷载位移关系如图4所示为无量纲化下基础长径比分别为0.5、0.75和1时，吸力式桶形基础LVDT2处水平位移和水平荷载的关系曲线．图4 不同长径比的吸力式桶形基础水平荷载-位移曲线图由图4可知：对于不同长径比的吸力式桶形基础水平荷载-水平位移关系曲线的趋势基本相同，都可以分为3个阶段(弹性变形阶段、塑性变形阶段和失稳破坏阶段)，分析过程基本一致，将基础能承受的最大荷载定义为水平极限承载力．由图可知：长径比为0.5、0.75和1的吸力式桶形基础水平极限承载力分别为0.6、0.79和1.64．2.2 水平静载作用下吸力式桶形基础筒顶位移与荷载关系水平荷载作用下，假定吸力式桶形基础倾覆失稳时的运动形式是绕着基础中心轴上的某一点发生转动[11]，水平静力加载试验中，2支LVDT位移传感器沿水平方向布置在加载杆受力方向后侧，可计算基础桶顶水平位移随荷载的变化关系．无量纲化下不同长径比的吸力式桶形基础桶顶位移随水平荷载变化曲线图如图5所示．图5 不同长径比吸力式桶形基础桶顶随水平荷载变化关系从图5可以看出，随着水平荷载的增加，在相同荷载水平下长径比大的基础桶顶水平位移量小于长径比小的位移量；达到极限水平荷载时，长径比为0.5、0.75和1所对应的桶顶水平位移量分别约为0.029、0.038和0.05，说明随着长径比的增加，基础能承受的变形量增大，基础桶顶极限水平位移量增加；当达到极限水平承载力时，吸力式桶形基础的水平位移一直增大，此时基础失稳破坏．按照破坏时基础最大水平位移量达到基础宽度的3%～6%作为水平位移破坏的标准[10]，可知实验结果基本与之吻合．2.3 吸力式桶形基础转动点变化规律水平荷载作用下，假定吸力式桶形基础倾覆失稳时的运动形式是绕着基础中心轴上的某一点发生转动[12]，水平静力加载试验中，2支LVDT位移传感器沿水平方向布置在加载杆受力方向后侧，可计算转动点的位置随水平荷载的变化关系．图6所示为无量纲化下不同长径比的吸力式桶形基础转动点随荷载变化曲线图，其中负号表示转动点在砂土表面以下．由图6可以看出，随着水平荷载的增大，基础转动点会向下移动，最后会趋于一个稳定的范围．吸力式桶形基础受到水平荷载作用时，主要的运动方式为转动，也会发生平动；结合基础荷载-位移曲线图分析，基础在弹性变形阶段和塑性变形前期阶段，由于基础变形位移量相对较少，平动所占的比例相对较大，所以转动点的位置变化较大；随着塑性变形的发展到失稳破坏阶段，基础的变形位移量逐渐增大，基础主要以转动为主，并逐渐成为完全转动，所以转动点的范围趋于一个稳定的范围．图6 不同长径比吸力式桶形基础转动点随荷载变化曲线图3 水平静力加载模型试验土压力试验结果分析吸力式桶形基础属于埋深小的宽浅式基础，基础前后侧受到的土压力按主动土压力和被动土压力考虑[13-14]．所测得的被动土压力是正值，测得的主动土压力是负值．通过土压力值的测量，得出被动土压力区和主动土压力区，并将相同埋深的基础前后侧土压力值相减，得到土压力的合力，土压力合力为0处则为基础转动点位置[15]．3.1 不同长径比吸力式桶型基础转动点位置图7～9分别为为长径比0.5、0.75、1的吸力式桶形基础土压力合力分布图．从图7可知：长径比为0.5的吸力式桶形基础的转动点位置在0.85倍桶高以下，在失稳破坏时会稍微向上移动，转动点位置的平均深度约为0.9倍桶高．从图8可知：长径比为0.75的吸力式桶形基础的转动点位置在0.7～0.9倍桶高之间，在失稳破坏时会稍微向上移动，转动点位置的平均深度约为0.8倍桶高．从图9可知：长径比为1的吸力式桶形基础的转动点位置0.6～0.65之间，转动点平均位置约为0.62倍桶高．图7 长径比0.5的吸力式桶形基础土压力合力分布图图8 长径比0.75的吸力式桶形基础土压力合力分布图图9 长径比1的吸力式桶形基础土压力合力分布图3.2 位移与土压力得到的转动点位置对比将2.3节位移分析得出无量纲化下吸力式桶形基础破坏时的转动点位置和3.1节土压力分析得到的数据汇总并对比，见表3．表3 不同长径比的吸力式桶形基础转动点汇总长径比[H/D]转动点位置范围位移分析土压力分析转动位置平均值位移分析土压力分析0．50．78～0．930．85～0．950．860．90．750．65～0．850．7～0．90．750．810．5～0．640．6～0．650．570．62由表3可知，通过位移分析和土压力分析得到的转动点位置差别不大，基本吻合．综合分析可知：水平静载作用下，长径比0.5的吸力式桶形基础的转动点位于基础顶面以下0.78～0.95倍桶高之间，长径比0.75的吸力式桶形基础的转动点位于基础顶面以下0.65～0.9倍桶高之间，长径比1的吸力式桶形基础的转动点位于基础顶面以下0.5～0.65倍桶高之间．随着基础长径比的增大，基础转动点的位置相对于桶高向上移动，但是都位于基础顶面以下0.6～0.9倍桶高之间．4 结论与建议本文通过无量纲化方法对吸力式桶形基础水平静力加载模型试验的结果进行详细分析．主要得出以下结论：1)吸力式桶形基础在水平静力加载过程中分为3个阶段：弹性变形阶段、塑性变形阶段和失稳破坏阶段．吸力式桶形基础的承载力和稳定性随长径比的增大而增大．2)不同长径比的吸力式桶形基础在水平静力加载过程中弹性变形阶段，桶顶水平位移量基本相同，均为0.004；桶顶极限水平位移量随着长径比的增大而略有增大；实验结果基本吻合整体刚性短桩水平承载破坏特性．3)通过位移和土压力分析分别得到的基础转动点位置变化规律，两者差别相对较小；随着基础长径比的增大，基础转动点的位置相对于桶高向上移动，但是都位于基础顶面以下0.6～0.9倍桶高之间．本文所得结论均为实验室内进行，还需要数值模拟或理论分析的验证．参考文献：[1] Ibsen L B. 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海上风机吸力式桶形基础竖向承载力特性研究
Vol. 43, No. 2Feb., 2021第43卷第2期2021年2月舰船科学技术SHIP SCIENCE AND TECHNOLOGY海上风机吸力式桶形基础竖向承载力特性研究廖倩"，毋晓妮"，李晔1,2(1.上海交通大学，海洋工程国家重点实验室，上海200240; 2.上海交通大学，船舶海洋与建筑工程学院，上海200240)摘 要：吸力式桶形基础作为一种新型的海上风机基础，正逐渐以单桶或者多桶组合形式被应用于海上风机支撑基础设计中。
然而目前对应用于海上风机基础的桶形基础的极限承载力的研究仍存在研究不全面和结果不统一 的问题。
本文以宽浅型单桶基础为例，采用有限元软件Abaqus 对海上风机吸力式桶形基础在饱和黏土地基中的竖向 承载特性进行三维有限元分析。
考虑桶土接触面分离条件对极限承载力和土体破坏模式的影响，并且对桶形基础长 径比、土体的有效重度以及土体不排水抗剪强度分布对桶形基础竖向极限承载特性的影响进行分析。
研究成果可以为海上风机吸力式桶形基础设计提供参考。
关键词：吸力式桶形基础；竖向承载力；三维有限元分析；变动参数比较研究中图分类号：TU473文献标识码：A文章编号：1672 - 7649(2021)02 -0120-06 doi ： 10.3404/j.issn.l672 - 7649.2021.02.025Research on the vertical bearing capacity of suction bucket foundation for offshore wind turbineLIAO Qian 气 wu Xiao-ni 1'2, LI Ye 1'2(1. State Key Laboratory of Ocean Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China; 2. School of NavalArchitecture, Ocean and Civil Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China)Abstract: Suction bucket foundation is a new type of offshore wind turbine foundation. It can be used in a single-buck et or multi-buckets supported offshore wind turbine. However, the understanding on the bearing behavior of suction bucketfoundation for offshore wind turbine is still limited and there is inconsistency in the existing research results. This work presents the results of three-dimensional finite element analyses of bucket foundations in normally consolidated clay underundrained condition. The ultimate vertical bearing capacity and failure mode of the suction bucket foundation under differ ent contact conditions are investigated. The effects of the embedment ratio of the bucket foundation, the effective unit weightof the soil and the profile of undrained shear strength on the vertical bearing capacity of the bucket foundation are discussed.Key words: suction bucket foundation ； vertical bearing capacity; three-dimensional finite element; parametric com parative study0引言海上风电行业从20世纪80年代开始发展，并且 自2000年以来发展迅速。
19、桶形基础极限承载力特性研究_张金来
第24卷 第7期岩石力学与工程学报 V ol.24 No.72005年4月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering April ，2005收稿日期：2003–07–17；修回日期：2003–09–18基金项目：中国科学院知识创新重大项目(KJCX2–SW –L03–01)作者简介：张金来(1978–)，男，硕士，2003年于中国科学院力学研究所获硕士学位，主要从事岩石力学试验方面的研究工作。
E-mail ：jinlai_zhang@ 。
桶形基础极限承载力特性研究张金来1，鲁晓兵1，王淑云1，时忠民2，张建红3(1. 中国科学院 力学研究所，北京 100080；2. 中国海洋石油总公司研究中心，北京 100027；3. 清华大学 水利水电工程系，北京 100084)摘要：通过有限元计算，分析了不同长径比下横向和竖向承载力、载荷位移曲线以及耦合载荷作用下的极限承载力特性，并与实验结果进行了对照。
结果表明：当竖向压力小于某临界值时，基础的横向极限承载力随着竖向压力的增加而增加；但是当竖向压力增大到超过该临界值以后，横向极限承载力反而会随竖向压力的增大而降低。
随着长径比的增加，基础承载力，特别是横向承载力有比较明显的提高。
关键词：岩土力学；有限元法；长径比；耦合载荷中图分类号：TP 183 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2005)07–1169–04THE CHARACTERISTICS OF THE BEARING CAPACITYOF BUCKET FOUNDATIONZHANG Jin-lai 1，LU Xiao-bing 1，WANG Shu-yun 1，SHI Zhong-min 2，ZHANG Jian-hong 3(1. Institute of Mechanics ，Chinese Academy of Sciences ，Beijing 100080，China ； 2. Research Center of Chinese Ocean Oil Company ，Beijing 100027，China ；3. Department of Hydraulic and Hydropower Engineering ，Tsinghua University ，Beijing 100084，China )Abstract ：The finite element software(ABAQUS) was used to simulate the bearing capacity of the bucket foundations with different height-to-diameter ratios. The characteristics of the bearing capacity of the foundations under the vertical loading ，the horizontal loading and the coupling loadings were analyzed. The numerical results were compared with that of experiments. It is shown that under a critical vertical loading ，the horizontal bearing capacity increases with the increase of the vertical loading ，but decreases with the increase of the vertical loading when the latter is larger than the critical loading. The bearing capacity ，especially the horizontal bearing capacity ，increase obviously with the increase of the height-to-diameter.Key words ：rock and soil mechanics ；FEM ；height-to-diameter ratio ；coupling loading1 引 言桶形基础(简称桶基)的概念最早见于国外20世纪60年代[1，2]，从70年代初开始对其进行了大量的实验研究，80年代后期开始受到石油公司的重视并逐渐运用到海洋平台建设中。
22、饱和砂土地基中吸力式桶形基础水平承载力研究
海床
图 2 有限元模型 Fig.2 Finite element model
，故采用纯静力分
析，分析中采用有效应力参数。 考虑到水平荷载作用下海上风电机组的地基破 坏形式主要是一种整体结构的失稳，因此，确定水
(a) 腓特烈港风机基础 (b) Horns Rev2 风电场桶基
平位移量达到0.05D(D为桶体直径)时所对应的水平 荷载，确定为饱和砂土地基上吸力式桶形基础的水 平承载力[5
Research on horizontal ultimate bearing capacity of suction bucket foundation in saturated sand ground
JIN Shu-cheng1，ZHANG Yong-tao1，YANG Yan-hua1，LI Bing2
(1. Technology Center, CCCC Second Harbour Engineering Co., Ltd., Wuhan 430040, China; 2. School of Civil Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China)
土作用在桶体内外壁上的土压力，考察桶体内外壁 上土压力的分布规律，同时进一步分析饱和砂土地 基上吸力式桶形基础结构的失稳机制。 图5为各桶 体内外壁土压力分布情况。
0 1 2
桶体埋深/ m
/m
3 4 5 6 -8 -4 0 4 8 12 16 水平位移 / mm 20 L/D=1.0 L/D=1.5 L/D =2.0 L/D=2.5
L/D=3.0 L/D=3.5 L/D=4.0 L/D=4.5 L/D=5.0 L/D=5.5 L/D=6.0 24
桶形基础弯矩承载力研究
桶形基础弯矩承载力研究桶形基础是一种常用的地基基础结构形式，其具有承载能力强、适用范围广等优点，因此在工程中得到广泛应用。
而桶形基础的设计和施工对其承载力具有重要影响，因此对桶形基础弯矩承载力的研究显得尤为重要。
为了深入探讨桶形基础弯矩承载力的相关问题，首先需要了解桶形基础的概念和结构特点。
桶形基础是一种圆筒形的基础结构，通常由混凝土或钢材制成，其底部呈圆形，顶部呈斜面，形状类似于一个倒置的圆锥体。
桶形基础的承载力主要依靠其底部的支撑面积和侧面的摩擦力来传递和承载荷载，因此其底部的形状和尺寸对其承载力起着至关重要的影响。
针对桶形基础的弯矩承载力研究，需要考虑的因素有很多，比如地基土的性质、桶形基础的几何形状、外载荷的作用等。
地基土的性质包括土壤的类型、密实度、抗剪强度等，这些因素对桶形基础的承载力和变形特性都有重要影响。
桶形基础的几何形状也是影响其承载力的重要因素，比如底部的半径和厚度、顶部斜面的倾角等都会对其承载力产生影响。
在进行桶形基础弯矩承载力研究时，通常会采用理论分析和数值模拟相结合的方法。
理论分析主要是通过建立桶形基础的力学模型，利用力学原理和土力学理论进行推导和计算，以得到桶形基础的承载力公式和计算方法。
而数值模拟则是通过有限元分析等软件工具，对桶形基础在外载荷作用下的受力情况进行模拟和计算，以得到其应力和变形的分布规律。
为了更加准确地评估桶形基础的弯矩承载力，还需要进行现场试验和监测。
现场试验是指在实际工程中对桶形基础进行加载试验，通过观测和记录其变形和受力情况，来验证和修正理论分析和数值模拟的结果。
而监测则是指在桶形基础施工后采用现代化的监测技术，对其受力情况进行长期、实时的监测和记录，从而更加全面和深入地了解桶形基础的工作状态和承载能力。
桶形基础弯矩承载力的研究是一个复杂而又具有挑战性的课题，需要综合考虑材料力学、结构力学、土力学等多个学科的知识，以及理论分析、数值模拟和现场试验的方法，来对其进行深入研究和评估。
吸力式桶形基础抗拔承载力检测装置及方法[发明专利]
![吸力式桶形基础抗拔承载力检测装置及方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/fac14f1df61fb7360b4c65eb.png)
专利名称：吸力式桶形基础抗拔承载力检测装置及方法专利类型：发明专利
发明人：陈旭光,马庆松,顾文旭,李辉,刘金忠,徐齐宇
申请号：CN201910765749.8
申请日：20190819
公开号：CN110499792A
公开日：
20191126
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种吸力式桶形基础抗拔承载力检测装置，包括一个能够沿吸力桶内壁上下自由移动的圆盘，所述圆盘上表面上安装有荷载箱，荷载箱的顶部与一圆环固定连接，圆环固定安装于吸力桶内腔顶部；圆盘上设置一个与吸力桶顶部的吸力孔相对应且大小规格一致的圆孔，圆管顶部与吸力孔连接，下部穿过圆孔，并向下延伸一段，将吸力孔与吸力桶型基础下部空腔相连。
本发明还公开了利用检测装置的检测方式，本发明将海洋土地基作为反力基础，通过荷载箱提供推力，实现吸力式桶形基础极限抗拔承载力精确检测，大大减小了吸力桶形基础极限抗拔承载力检测时所需经济成本、基建工程量、人工成本与时间成本。
申请人：中国海洋大学
地址：266100 山东省青岛市崂山区松岭路238号
国籍：CN
代理机构：济南领升专利代理事务所(普通合伙)
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海上风电吸力式筒型基础应用研究
海上风电吸力式筒型基础应用研究随着社会经济发展，能够开采的能源资源越来越少，而人们对于能源的需求量正不断加大，因此对新型能源的开发利用受到广泛关注。
风能作为一种清洁的可持续能源，具有较大的发展空间，尤其是在海上风能的储存量极大。
世界各国都开始将研究方向转向为海上风电场的建设上来，我国目前海上风电技术尚处于研究阶段，很多施工工艺还没有发展成熟，合适稳定的基础结构是保证海上风电场稳定运行的关键。
本文对海上风电的基础结构类型进行阐述分析，并针对吸力筒型基础展开详细的分析，以期望为相关施工建设提供参考。
标签：海上风电；吸力式筒形基础；应用研究风力发电有着较长的发展历史，在陆上建立风力发电场的相关技术已经十分完善，但是随着社会发展，陆上风电场的劣势也逐渐暴露出来，因此人们开始将研究方向转向海上风电场的建设。
[1]一般情况下，海上风电场受噪音的限制比较小，可以使风电场的发电效率大幅提高，而且不占用陆地上的土地资源，能够有效缓解沿海地区的用电紧张情况。
吸力式筒型基础是一种新型的基础结构，相比较其他海上风电基础，其具有独特的优势，在未来有广泛的发展空间。
一、海上风电基础形式研究现状1、桩式基础桩式基础主要可以分为以下几种，单桩、多桩、导管架式、三角架。
桩式都是固定式的基础结构，其中单桩在欧洲应用很广，能够适应很多种不同的海床土质，施工工艺十分简单，而且造价成本较低。
多桩基础是在单桩的基础上进行了改良，能够较好抵抗海水的荷载，结构相对稳定。
导管架式基础同样稳定性较强，不论是海水还是海风都有较强的抵抗力，但是其对钢材需求量较大，造价较高。
三脚架基础依靠三个钢管支撑，在保证自身稳定性的同时，还尽可能减轻了结构的重量，使施工过程方便了许多。
2、重力式基础重力式基础是依靠自身的重量来对抗海上风浪的荷载，能够适用在浅海水域，而且对海床的土质要求较高，不可以有淤泥存在。
[2]用混凝土来制作大体积沉箱或者基座，使基础结构能够稳稳地沉入海底，通常设计的结构体积和重量都非常巨大，因此这些结构大多是在施工地点附近的陆地上来进行制作。
桶形基础弯矩承载力研究
桶形基础弯矩承载力研究1. 引言1.1 研究背景桶形基础是一种常用的基础形式，其承载力主要由桶形基础的弯矩承载能力来确定。
在土木工程中，对于桶形基础的弯矩承载力研究，可以帮助工程师更好地设计和施工基础工程，确保其安全可靠。
随着城市化进程加快和建筑设计的不断更新换代，对于桶形基础弯矩承载力的研究也日益受到重视。
在现代建筑的地基工程中，桶形基础所承受的弯矩作用不容忽视，因此需要对其弯矩承载力进行深入研究和分析，以指导工程实践。
基于上述背景，本文将系统研究桶形基础弯矩承载力的相关内容，包括桶形基础弯矩承载力分析、计算方法、影响因素、试验研究和设计规范等方面，旨在为土木工程领域提供有益的参考和指导，促进基础工程技术的进步和发展。
通过深入研究桶形基础弯矩承载力的相关问题，可以为工程实践提供科学依据和技术支持，从而提高基础工程的设计水平和施工质量。
1.2 研究意义桶形基础是土木工程领域中常用的一种基础形式，其具有较强的承载能力和抗震性能。
而桶形基础的弯矩承载力是评价其结构性能的重要指标之一。
研究桶形基础弯矩承载力的意义在于深入了解其工作原理和性能特点，为工程设计和施工提供理论依据和技术支持。
研究桶形基础弯矩承载力可以帮助工程师和设计师更准确地评估基础结构的稳定性和安全性。
通过对桶形基础承载力的分析和计算，可以有效地预测其在承受外载荷时的变形和破坏情况，从而避免基础结构的失稳和倾覆。
深入研究桶形基础弯矩承载力的影响因素，可以为优化基础结构设计提供参考。
通过了解不同因素对基础承载力的影响程度，可以在设计过程中针对性地加强或改进基础结构的某些部分，提高其整体性能和使用寿命。
研究桶形基础弯矩承载力具有重要的理论和实用价值，对于提高基础结构的稳定性、减少工程安全风险和提高工程质量具有积极的促进作用。
希望通过本文的研究，可以进一步拓展桶形基础弯矩承载力领域的知识，为土木工程领域的发展贡献一份力量。
2. 正文2.1 桶形基础弯矩承载力分析桶形基础是一种常用于土建工程中的基础形式，其承载能力是保证建筑物稳定性和安全性的重要因素之一。
《2024年V-H荷载作用下海洋平台吸力式桩桶桩土承载特性研究》范文
《V-H荷载作用下海洋平台吸力式桩桶桩土承载特性研究》篇一一、引言随着海洋资源的不断开发与利用，海洋平台作为重要的基础设施，其建设与维护显得尤为重要。
其中，吸力式桩桶桩是海洋平台中常见的支撑结构，其在V-H（竖向与水平向）荷载作用下的承载特性直接影响着海洋平台的安全与稳定。
因此，本文旨在研究V-H荷载作用下海洋平台吸力式桩桶桩土的承载特性，为海洋平台的设计与施工提供理论支持。
二、文献综述在过去的几十年里，国内外学者对吸力式桩桶桩的承载特性进行了广泛的研究。
研究主要集中在其在水平荷载、竖向荷载以及复合荷载下的响应与承载能力。
然而，关于V-H荷载作用下吸力式桩桶桩土的相互作用及承载特性的研究尚不充分。
已有研究表明，V-H荷载作用下，吸力式桩桶桩的承载能力受多种因素影响，如土体的物理性质、桩的几何尺寸、施工工艺等。
因此，进一步深入研究V-H荷载作用下吸力式桩桶桩土的承载特性具有重要意义。
三、研究方法本研究采用理论分析、数值模拟与现场试验相结合的方法，对V-H荷载作用下海洋平台吸力式桩桶桩土的承载特性进行研究。
首先，通过理论分析，推导吸力式桩桶桩在V-H荷载作用下的力学模型与承载能力计算公式。
其次，利用有限元软件进行数值模拟，分析V-H荷载作用下吸力式桩桶桩土的相互作用及承载特性。
最后，通过现场试验，验证理论分析与数值模拟结果的准确性。
四、结果与讨论1. 理论分析结果通过理论分析，推导了吸力式桩桶桩在V-H荷载作用下的力学模型与承载能力计算公式。
结果表明，吸力式桩桶桩的承载能力受土体性质、桩的几何尺寸、施工工艺等多种因素影响。
其中，土体的内摩擦角、粘聚力、密度等对吸力式桩桶桩的承载能力具有显著影响。
2. 数值模拟结果数值模拟结果表明，在V-H荷载作用下，吸力式桩桶桩与土体之间存在明显的相互作用。
随着荷载的增加，桩身产生变形，土体对桩身的反力也逐渐增大。
此外，土体的性质、桩的几何尺寸等因素对相互作用的影响显著。
《2024年V-H荷载作用下海洋平台吸力式桩桶桩土承载特性研究》范文
《V-H荷载作用下海洋平台吸力式桩桶桩土承载特性研究》篇一一、引言随着海洋资源开发的深入和海洋工程的发展，海洋平台作为支撑海洋工程的重要基础设施，其稳定性和安全性成为研究的重要课题。
其中，吸力式桩桶桩作为海洋平台基础的一种常见形式，其承载特性的研究对于确保平台安全运行具有重要意义。
本文针对V-H荷载作用下的吸力式桩桶桩与土体的相互作用，对其承载特性进行了深入的研究和探讨。
二、研究背景及意义在海洋工程中，V-H荷载主要是指垂直（V）和水平（H）方向上的荷载作用力。
吸力式桩桶桩因其独特的结构形式和良好的承载性能，在海洋平台基础中得到广泛应用。
然而，在V-H荷载作用下，桩桶桩与土体的相互作用关系复杂，其承载特性的研究对确保平台的安全运行具有重要意义。
因此，深入研究和了解吸力式桩桶桩土的承载特性对于提升海洋平台的稳定性和安全性具有重要意义。
三、研究内容与方法1. 实验材料与方法本研究所用材料为海洋平台吸力式桩桶桩和土壤。
采用实验室模型和现场实验相结合的方式进行研究。
实验中采用了各种仪器设备进行土的物理性质和桩桶桩的承载特性的测试和测量。
2. V-H荷载模拟实验过程中，我们模拟了不同V-H荷载作用下的工况，通过改变垂直和水平方向上的作用力，观察和分析桩桶桩的变形、应力分布以及与土体的相互作用情况。
3. 数据分析与处理通过实验获得的数据，我们进行了详细的分析和处理。
利用数据软件进行数据的整理和图像绘制，从数据中提取出有用的信息，为后续的结论分析提供依据。
四、实验结果与分析1. 垂直荷载下的桩桶桩土承载特性在垂直荷载作用下，吸力式桩桶桩表现出良好的承载性能。
随着垂直荷载的增加，桩桶桩的变形逐渐增大，但总体上呈现出较好的稳定性和承载能力。
此外，土体对桩桶桩的支撑作用也起到了重要的贡献。
2. 水平荷载下的桩桶桩土承载特性在水平荷载作用下，吸力式桩桶桩与土体的相互作用关系更为复杂。
随着水平荷载的增加，桩桶桩出现了一定的侧向位移，但其整体仍保持稳定。
《2024年V-H荷载作用下海洋平台吸力式桩桶桩土承载特性研究》范文
《V-H荷载作用下海洋平台吸力式桩桶桩土承载特性研究》篇一一、引言随着海洋资源开发的深入，海洋平台建设作为开发海洋的关键基础设施，其安全性和稳定性备受关注。
在海洋平台建设中，吸力式桩因其安装便捷、环境影响小等优点，在众多项目中得到广泛应用。
V-H荷载（即垂直和水平荷载）作为海洋平台承受的主要荷载类型，对吸力式桩桶桩土的承载特性研究具有十分重要的意义。
本文着重研究V-H荷载作用下，海洋平台吸力式桩桶桩土的承载特性和机理。
二、吸力式桩及其应用背景吸力式桩是一种利用土壤与桩体之间的摩擦力来支撑结构物的新型桩型。
其工作原理是通过在桩体内部形成负压，使桩体周围土壤被吸进桩体内部，从而增加桩与土壤之间的接触面积和摩擦力。
因其具有安装便捷、对环境影响小等优点，在海洋工程中得到了广泛应用。
三、V-H荷载对吸力式桩的影响V-H荷载是海洋平台在运营过程中承受的主要荷载类型。
垂直荷载（V）主要指结构物的自重及附加荷载产生的压力；水平荷载（H）则主要来自风、浪、流等自然力的作用。
这两种荷载共同作用于吸力式桩上，对其承载特性产生重要影响。
四、V-H荷载作用下吸力式桩桶桩土的承载特性（一）垂直荷载下的承载特性在垂直荷载作用下，吸力式桩通过与土壤之间的摩擦力来支撑结构物的重量。
土壤的物理性质、桩的形状和尺寸等因素都会影响其承载能力。
此外，当垂直荷载过大时，可能会引起土壤的压缩变形，进而影响桩的稳定性。
（二）水平荷载下的承载特性水平荷载主要来自风、浪、流等自然力的作用。
在水平荷载作用下，吸力式桩依靠其与土壤之间的摩擦力和土壤的抗剪强度来抵抗外力。
同时，土壤的物理性质和桩的埋设深度等因素也会影响其抗水平荷载的能力。
五、实验研究及数值模拟为了深入研究V-H荷载作用下吸力式桩桶桩土的承载特性，我们进行了大量的实验研究和数值模拟。
通过改变土壤的物理性质、桩的形状和尺寸等因素，观察其在V-H荷载作用下的响应。
同时，利用数值模拟软件对实验过程进行模拟，以更深入地了解其承载特性和机理。
《2024年V-H荷载作用下海洋平台吸力式桩桶桩土承载特性研究》范文
《V-H荷载作用下海洋平台吸力式桩桶桩土承载特性研究》篇一一、引言随着海洋资源开发利用的深入，海洋平台作为重要的海洋工程设施，其安全性和稳定性越来越受到关注。
在海洋平台的设计和建造过程中，桩基承载力是关键因素之一。
其中，吸力式桩桶桩因其独特的施工方法和良好的承载性能，在海洋平台中得到广泛应用。
然而，在V-H荷载（垂直荷载和水平荷载）作用下，其与土体之间的相互作用机制和承载特性尚需进一步研究。
因此，本文对V-H荷载作用下海洋平台吸力式桩桶桩土承载特性进行了研究。
二、研究背景与意义随着全球能源需求的增加，海洋能源开发成为重要的战略方向。
海洋平台作为海洋能源开发的重要基础设施，其安全性和稳定性直接关系到工程项目的成败。
吸力式桩桶桩因其施工方便、适应性强等优点，在海洋平台中得到广泛应用。
然而，在V-H荷载作用下，其与土体之间的相互作用机制和承载特性受到多种因素的影响，如土体性质、桩型参数、荷载条件等。
因此，研究V-H荷载作用下海洋平台吸力式桩桶桩土承载特性，对于提高海洋平台的安全性和稳定性具有重要意义。
三、研究方法与内容本研究采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法，对V-H荷载作用下海洋平台吸力式桩桶桩土承载特性进行研究。
具体研究内容包括：1. 理论分析：通过建立吸力式桩桶桩与土体相互作用的理论模型，分析V-H荷载作用下桩土相互作用的机理和影响因素。
2. 数值模拟：利用有限元软件，对不同土体性质、桩型参数和荷载条件下的吸力式桩桶桩进行数值模拟，分析其承载特性和破坏模式。
3. 现场试验：在实际海洋工程中进行现场试验，对吸力式桩桶桩在V-H荷载作用下的实际承载性能进行测试和分析。
四、结果与讨论1. 理论分析结果：通过建立的理论模型，发现V-H荷载作用下，吸力式桩桶桩与土体之间的相互作用受到土体性质、桩型参数等因素的影响。
其中，土体的内摩擦角、粘聚力和压缩模量等性质对桩土相互作用有显著影响。
此外，桩的直径、壁厚、入土深度等参数也会影响其承载性能。
砂土中吸力式三筒基础水平承载特性试验研究
湖 南 大 学 学 报（ 自 然 科 学 版 ）
Journal of Hunan University（Natural Sciences）
Vol.48，No.9 Sept. 2 0 2 1
文章编号：1674—2974（2021）09—0020—10
DOI：10.16339/ki.hdxbzkb.2021.09.003
（1. School of Civil Engineering，Southeast University，Nanjing 211189，China； 2. Key Laboratory of Concrete and Prestressed Concrete Structure
of Ministry of Education（Southeast University），Nanjing 211189，China； 3. T. Y. Lin International Engineering Consulting（China）Co Ltd，Nanjing 210019，China）
关键词：吸力式三筒基础；模型试验；砂土；水平承载力
中图分类号：TU 411
文献标志码：A
Experimental Study on Horizontal Bearing Characteristics of Tripod-bucket Foundation in Sand
ZHAO Xueliang1，2覮，LI Yangyang1，2，WANG Xin3， ZHU Wenbo1，2，DAI Guoliang1，2，DENG Wenni1，2
水平承载力，但在基础失稳前，沉箱基础模型水平位移随长径比的增加而增大.荷载作用方向
海上风机吸力式筒形基础抗压承载模式研究
海上风机吸力式筒形基础抗压承载模式研究
王开放;朱艳;俞梅欣;彭铭
【期刊名称】《工程地质学报》
【年(卷),期】2022(30)5
【摘要】吸力筒基础具有承载能力高、工艺简单、施工方便等优势,越来越广泛地应用于海上风电基础设计中。
目前,吸力筒基础抗压承载计算方法尚没有统一的标准。
为了降低海上风电基础设计成本,本文基于现有的API规范和地基承载力理论,总结3种不同吸力筒抗压承载模式,并提出“筒盖+筒壁外侧摩阻力”承载模式;根
据工程案例和有限元软件PLAXIS验证其合理性,得出“筒壁端+筒壁内外侧摩阻力”承载模式和本文提出的“筒盖+筒壁外侧摩阻力”承载模式的计算结果符合DNV-OS-J101规范标准;按照本文提出的吸力筒抗压承载模式设计吸力筒尺寸,最大可降低13%的设计基础材料成本,有利于为海上风电吸力筒基础设计提供参考依据。
【总页数】9页(P1753-1761)
【作者】王开放;朱艳;俞梅欣;彭铭
【作者单位】中船第九设计研究院工程有限公司;上海海洋工程和船厂水工特种工
程技术研究中心;同济大学地下建筑与工程系;同济大学岩土及地下工程教育部重点
实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TU473
【相关文献】
1.海上风电吸力式筒型基础应用研究
2.海上风机吸力式桶形基础承载特性研究综述
3.海上风机吸力式桶形基础承载特性研究综述
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裙式吸力桶海砂中极限水平承载力分析
裙式吸力桶海砂中极限水平承载力分析在无水平载荷作用时单桶侧壁就已受到土的天然侧压力和桶体插入土中时的初始位移(相当于桶壁厚度)产生的初始压力作用，横截面上的初始压力分布如图1所示。
桶已下沉至预定深度。
假设桶的入泥深度为L，桶内土柱高度为H ，裙内土柱高度为H2。
经过一段时间的渗透，桶内压力已经平衡，负压为零，渗透停止，渗透压力也为零。
图1 无横向载荷作用时桶体横截面上的初始压力分布当桶体顶部受到自左至右的水平力作用时，除了上述两项初始压力作用于桶壁以外，在桶的右半部其外侧还受到土的因抵制横向位移而产生的压力，而在桶的左半部其内侧同样也受到这种压力。
在水平载荷下裙式吸力桶所受到的因抵制横向位移而产生的压力分布情况如图2所示。
桶体在一开始受水平载荷而发生偏移时，桶内外土体并不一定从上至下都处于极限状态，在这种情况下，主动土压力和被动土压力理论不能反映土对桶壁作用力的真实状况，特别是不能反映位移与压力之间的关系，只能是主动侧和被动侧压力的某种界限值。
所以当位移不太大时，采用弹簧模型来分析位移引起的土压力则显得更为合理。
并且由于“裙”的设计，会增加一开始桶的“滑动”位移。
钢制圆桶相对于海砂而言可以看作刚体，当圆桶受水平力作用而自左向右偏移时，在同一深度z处的桶外围土体其右半部圆周上的质点均具有相同的横向位移u(z)，由于砂体中没有凝聚力，从而左半部圆周外的砂体则由于桶体的位移而发生卸载并可能出现砂质点将与圆桶壁分开，出现间隙。
达到失效模式作者坐着认为从三种模式裙式吸力桶的失效，首先是在桶体倾覆下的失效模式，桶体水平力的不断增大，整个桶身围绕一点转动的趋势，当砂体达到极限压力时，此时裙式吸力桶达到极限平衡状态，此时，根据水平力、垂直力和力矩三个平衡方程联立求极限荷载。
其次裙式吸力桶会进入滑移阶段，此时根据水平方向的平衡方程求得的极限承载力。
失效模式I作用于裙式桶形基础的力有：桶端主要受水平外力、桶前土抗力，桶后土抗力、底面剪力和桶侧壁摩阻力、基底反力和裙底反力。
桶形浅基础水平极限承载力分析研究的开题报告
桶形浅基础水平极限承载力分析研究的开题报告
一、研究背景
随着建筑物的不断发展，桶形浅基础作为一种常见的基础结构被广泛采用。
然而，在设计过程中，对基础的水平极限承载力的计算仍然存在一些问题，如何更加精确地
计算桶形浅基础的水平极限承载力，成为了该领域中的一个研究热点。
二、研究目的
本论文旨在通过对桶形浅基础水平极限承载力的分析研究，探究其影响因素和计算方法，并提出一种更加精确和可靠的水平极限承载力计算方法。
三、研究方法与步骤
1. 收集相关资料，了解现有研究成果。
2. 分析桶形浅基础水平极限承载力的影响因素，如载荷类型、地基土质性质、基础几何形态等。
3. 基于孔隙水压力的理论分析，建立桶形浅基础水平极限承载力计算模型。
4. 通过数值模拟和现场试验的方法，验证模型的准确性和可靠性。
5. 分析计算结果，优化计算方法。
四、研究意义
本研究对于提高桶形浅基础水平极限承载力的计算精度和可靠性具有重要意义。
同时，研究结果还可为桶形浅基础的实际设计提供科学依据和参考。
五、研究进度
目前已完成相关资料的收集和分析，并初步建立了计算模型。
下一步，将展开数值模拟和现场试验研究。
预计本研究将于一年内完成。
六、论文组成部分
开题报告、查阅文献、研究方法与步骤、预期结果与成果、参考文献。
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键
词： 桶形基础 ；水平极 限承载力 ；有 限元分析 ；极 限平衡分析 ；剪切 强度
文献标志码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ — １ ３ ７ ９ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ３ ． ０ ３ １
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｖ ３ ６
Ｖｏ １ ． ３ ６． Ｎｏ ． ３ Ｍａ ｒ ．， ２ ０１ ４
ＹＥ Ｌ Ｌ ０Ｗ ＲＩ ＶＥ Ｒ
【 水 利 水 电工 程 】
吸 力式桶形基础水平极限承载 力研究
李振庆 ， 唐 小微 ， 邵 琪 一 ， 马 玲 ，
（ １ ． 大连理工大学 海岸和近海工程 国家重 点实验 室， 辽宁 大连 １ １ ６ ０ ２ ４ ； ２ ． 大连理工 大学 土 木工程学院 ， 辽 宁 大连 １ １ ６ ０ ２ ４ ）
侧与土体发 生分 离； 桶形基础的水平极 限承载力 随着黏土 不排 水剪切 强度 的增 大而增大 ； 在有 限元 分析 的基 础上 ， 通过
极 限平衡分析 法得 出计 算该桶 形基 础水平极 限承载力的理论 求解公 式 ， 并通过与有 限元计算 结果进行 对 比验证 了该公
式 的适 用性 。
摘
要： 与传统重力式基础、 桩基础相 比 ， 桶形基础具有结构形 式 简单 、 造价低 、 便 于运输 、 可重复使 用等优 点 ， 而且其在
不 良软黏 土地基 中有 不可替代 的优 势。基 于有限元法和极 限平衡 法分析 了一 种新型桶形基础 的水 平极 限承载 力，桶 形基 础 以转 动破 坏为 主， 当处于极 限平衡 状 态时 ， 桶体后
笔者在桶土交汇处设置接触面由于桶体材料的强度远高于土21极限平衡法体强度因此较硬的桶面设为主动面较软的土面设为被动面极限平衡法最早是针对滑坡问题提出的一种通过求解安其中法向接触面采用硬接触切向接触采用罚函数摩擦系全系数确定边坡稳定性的二维分析方法
第３ ６卷第 ３期
２ ０ １ ４年 ３月
人
民
黄
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