p-y曲线法在海上风电基础桩土作用计算中适用性研究

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1、水力发电第37卷第10期2011年10月p-y曲线法在海上风电基础桩土作用计算中的适．,if1，I生研究李炜，陈法波，吕娜，郇彩云，朱彬彬，赵朝志(中国水电顾问集团华东勘测设计研究院，浙江杭州310014)摘要：p—y曲线能够反映桩土非线性特征，是API，DNV等规范推荐的一类桩一土相互作翔分析方法，一其计算公式是根据现场试桩数据归纳所得，但多为3m直径以内的试桩，对于直径4～6m甚至更大的海上风电单桩基础结构而言，p-y曲线法的适用性值得商榷。然而，直接针对这类大直径单桩进行现场试验来获取p—Y曲线并对规范推荐公式进行验证或修正难度较大，为此，采

2、用数值仿真技术，通过有限元模拟，对P—Y曲线法的适用性进行了计算和分析。结果表明，规范给出的P—Y曲线用于海上风电大直径钢管桩桩一土仿真分析误差较大。关键词：海上风电；桩土作用；P—Y曲线；数值模拟Smmb~ofP—YCurveOilPile—soilInteractionAnalysisforOfshoreWiIldTurbineLiWei，ChenFabo，LuNa，HnanCaiyun，ZhuBinbin，ZhaoChaozhi(HydroChinaHuadongEngineeringCorporation，Hangzhou310014，Zh

3、ejiang，China)Abstract：Asamethodthatcandescribethenon—linearcharacteristicsofpile—soil．theP—Ymetllodisrecommendedbysomecodes(API，DNV，etc．)forpile-soilinteractionanalysis．rn】erecommendedp-yCLUTeformulationsarebasedontherestlltsoflateralloadtestoninstrumentedpileswit}ldiameterles

4、sthanorequalto3m．butfortl1emonopilewithdiameterof4—6morevenmoreusedintheofshorewindfarms．thesuitabilityofP—Ymethodneedstobeproved．Becauseitishardtoobtaintherealp-ycurveorprovetherecommendedp-ycurvethroughin—situtestforlarge—diameterpiles，thenumericalsimulationisusedtoanalyzeth

5、esuitabilityofP—ymethod．Thesimulationresultsshowthatitisunreasonabletousetherecommendedp-ycurvesforpile-soilinteractionanalysisoflarge—diametermonopile．KeyWords：ofshorewindturbine；pile-soilinteraction；p．ycu~e；numericalsimulation中图分类号：TK81；0242．1文献标识码：A文章编号~0559—9342(2011)10-00

6、9~04位较大时误差较大，当桩泥面位移≤10mm时，nl0引言法误差较小圈。而大量的研究表明，浅层土即便在对于承受风、浪、流等荷载联合作用的海上风小应力水平下也可能发生较大的变位．造成土体破电基础结构而言，桩一土相互作用问题依然是研究的坏，即小位移时土体也并非完全弹性，而是表现出重点和难点n-3]。常用的桩土相互作用分析方法有m法、P—y曲线法、NL法等。收稿日期：2011-05—04Hi法形式简单，是目前广为应用的一种线弹性基金项目：中国水电顾问集团华东勘测设计研究院院立项课地基反力法。它最大的缺点是忽略了土体非线性特题海上风电基础结构关键技术研

7、究(KY2010—02—19)；海上风电征，即认为桩土之间的相互作用力与桩的变位成正基础结构动力响应及疲劳寿命分析(KY2011-02—07～02)．比，水平地基抗力系数随深度呈线性增加[41。这显作者简介：李炜(1981一)，男，山东淄博人，工程师，博士然是不符合实际的。以往的论断认为m法在基桩变后。从事海上风电基础桩士作用及结构疲劳方面的研究．强WaterPoulerVo1．37～o．jO身弓jI在}并弓JU朋弓币，寺：p—y线法仕J—J^L吧差垂口田世上1F卜I,F-~t．t-Jrt31．m_H-J'l'-t-Ⅱ，rC较强的非线性，因此，伴随

8、研究的深入，m法将逐的关系表；DNV规范给出了相近的关系算式，很多渐淡出主流方法的范畴。学者对P—Y曲线法计算式进行了改进