基于开孔板—栓钉组合剪力键的风机基础环界面抗剪性能研究

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1、密级：公开中图分类号：TU375硕士学位论文基于开孔板—栓钉组合剪力键的风机基础环界面抗剪性能研究（湖南省研究生科研创新项目：CX2016B560；湖南教育厅科研项目：17C0650）研究生：何潇锟导师：吕伟荣副教授副导师：卢倍嵘讲师学科：土木工程研究方向：结构工程2018年6月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterStudyofwindturbinefoundationringinterfacialshearbehaviorbasedonperforatedplate-studconbinedshearbondsCandidate：HeXiaokunSup

2、ervisorandRank：AssociateProf.LvWeirong基于开孔板—栓钉组合剪力键的风机基础环界面抗剪试验研究（湖南省研究生科研创新项目：CX2016B560）学位类型学术型学位作者姓名何潇锟作者学号15010202008学科（专业学位类别)土木工程研究方向（专业领域)结构工程导师姓名及职称吕伟荣副教授实践导师姓名及职称所在学院土木工程学院论文提交日期2018年6月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的

3、个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要风能作为一种清洁可再生能源，风力发电机的建设得到了大力推广，近年来国内风电场发展迅速。传统的风机基础仅凭上下两道穿筒钢筋的构造并不能

4、有效保证风机的长期稳定运行，风机钢筒周边混凝土间的风致疲劳损伤普遍存在。为此，论文提出了采用开孔板连接件、栓钉连接件的组合剪力键对风机基础环进行加强，为探究该组合剪力键的传力机理，研究其在静载作用下的破坏模式，通过1:2和1:3缩尺制作了切片模型试件进行静力推出试验，取得了以下研究成果：（1）基于风机基础环采用组合键加强构造，通过静力试验分析其传力机理和破坏模式，得到如下结论：加载初期，由钢-混界面和连接件共同承载，随着上部载荷增大，钢-混界面率先失效，随后开孔板连接件中的榫孔被剪断，最后仅为贯穿钢筋和栓钉连接件承载，该试验组合剪力键结构破坏标志均为强度为C40的混凝土板开裂。（2）根据剪力

5、键材料对应的剪切刚度对剪力进行分配，分析从加载端至自由端各剪力键承担剪力的比例，含贯穿钢筋的开孔板连接件所分配得到的剪力值为同结构中栓钉连接件的3-4倍。综合既有栓钉及开孔板连接件抗剪承载力计算公式，结合组合剪力键结构在推出试验中的传力机理与破坏模式，提出基于混凝土榫、穿孔钢筋及栓钉连接件三部分贡献的抗剪承载力计算方法，理论计算结果与试验极限荷载值相吻合。（3）通过结构破坏失效后栓钉连接件钉头沿受力方向产生的相对位移，提出群钉结构的受力折减系数。根据组合剪力键对风机基础环加强的结构，得出以下结论：上侧布置开孔板连接件、下侧布置六排栓钉连接件的结构，由上至下栓钉连接件存在先增大后减小再增大的变

6、形趋势；上下侧各布置一排开孔板连接件、中间布置五排栓钉连接件的结构，由上至下栓钉连接件存在两端大中间小的“马鞍形”变形趋势。（4）根据风机基础环在实际工程中的最不利极端荷载工况和疲劳工况进行验算，传统重力式风机基础环结构无法满足实际工程最不利工况对应的剪力值，而采用组合剪力键对风机基础环进行加强的结构能够满足相关要求。通过剪切刚度进行剪力分配和基于剪力键破坏模式提出的抗剪承载力计算方法可为组合剪力键结构提供设计参考。关键词：风机基础；组合剪力键；栓钉；推出试验；抗剪承载力iiiABSTRACTWindpowerisacleanandrenewableenergy,andtheconstruc

7、tionofthewindturbinehasbeenwidelypromoted.WindfarmsinChinaaredevelopingrapidlyinrecentyears.Thetraditionalfanbasecannoteffectivelyguaranteethelong-termstableoperationofthefanwithtworowsofbarsontheuppersidea