筒壁变形对筒型基础砂土中沉贯阻力的影响研究

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1、筒壁变形对筒型基础砂土中沉贯阻力的影响研究ResearchontheInfluenceofWallDeformationonthePenetrationResistanceinSandofBucketFoundation学科专业：建筑与土木工程研究生：魏巍指导教师：张浦阳副教授企业导师：吴亚林高级工程师天津大学建筑工程学院二零一七年十一月2摘要吸力式复合筒型基础是一种新型的海上风机基础结构，具有运输方便和施工高效等特点，近年来开始受到工程界的关注。但是在复合筒型基础吸力沉贯安装的过程中，压差过大会造成筒壁出现弯曲变形甚至屈曲

2、破坏的风险；同时，筒型基础的沉贯调平过程机理复杂，可能发生筒体倾斜进而改变筒壁与周围土体的受力模式，出现筒壁“相对弯曲”变形的风险，从而不利于筒型基础的安装施工。本文从对上述筒体发生弯曲变形的两种情况进行分析说明入手，设计了三种模型试验筒：标准直筒、倒锥型筒和正锥型筒，然后通过在砂土中对模型筒进行沉贯试验并记录试验数据，对三个模型筒的沉贯阻力进行对比分析，观察筒壁变形后对不同阶段筒基沉贯阻力的影响，同时对造成该现象的原因从理论公式、挤土效应以及土塞效应等机理进行解释说明；进而下一步针对试验结果，提出了减阻环和压-拔加载等两种

3、减阻措施，分析不同减阻措施对不同试验模型筒沉贯减阻的效果，并给出了相应的施工减阻改良措施。试验结果表明：在同等沉贯深度下，变形模型试验筒体在沉贯过程中相对于标准直筒其沉贯阻力会增加，且倒锥型筒基沉贯阻力增幅最大；减阻环对于筒基沉贯阻力影响因试验筒体形式而异，对倒锥型试验筒减阻效果最为明显；压-拔加载方式对所有模型试验筒均有减阻效果，但作用程度不一，减阻环会降低压-拔加载方式的减阻效果；现场施工过程中可以参考本文结论，通过改变减阻环形式以及调整压-拔工作方式等措施，对筒型基础的现场沉贯施工减阻具有指导意义。关键词：复合筒型基础

4、，筒壁变形，沉放阻力，减阻措施IABSTRACTThelarge-scalesuctioncompositebucketfoundationisanewtypeoffoundationforoffshorewindturbines.Itbeginstoreceiveattentionfromengineeringfieldforthefeatureofconvenienttransportationandconstructionrecently.However,arelativehigherpressuredifferenc

5、ewillleadtothebendingdeformationofthebucketwallandeventhebucklingfailureduringthepenetration.Inaddition,thelevelingprocessoffoundationsiscomplicated.Thebucketismorelikelytotilt,thusleadingtothevariationofforcepatternsbetweenthebucketwallsandsurroundingsoilandtheinc

6、reasingriskofanalogousdeformationofbucketwalls,whichwillbedetrimentaltotheinstallationprocess.Inthispaper,twokindsofbendingdeformationanalyseswereconducted;andthreetypesofmodelsweremade,thestandardstraightbucket,theinvertedconebucketandthepositiveconebucket.Bucketp

7、enetrationtestsinsandwereconductedandthepenetrationresistancewasanalyzed.Meanwhile,effectsofbendingdeformationatdifferentpenetrationstageswereobserved.Finally,twokindsofanti-resisatancemeasures,theresistancereductionringandthepress-pullloading,wereproposed.Inconclu

8、sion,thepenetrationresistanceofthedeformedmodelswasmuchhigherthanthatofthestandardbucketmodelwiththesamepenetrationdepth.Particularly,thebiggestp