【摘 要】
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海上风电是我国近年来重点发展的能源形式之一,大直径宽浅式筒型基础作为一种新型海上风电基础,具有更好的抗倾覆承载能力,更加适用于我国近海软黏土较多的土质特点;并可以实现岸边预制、海上基础-塔筒-风机整体浮运与安装,具有良好的经济效益。为更好地掌握宽浅式筒型基础的承载特性,本文针对海上风电基础的多维受荷特性问题,采用数值分析、室内模型试验、离心机试验以及极限分析法等多种研究手段,对宽浅式筒型基础的单向
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海上风电是我国近年来重点发展的能源形式之一,大直径宽浅式筒型基础作为一种新型海上风电基础,具有更好的抗倾覆承载能力,更加适用于我国近海软黏土较多的土质特点;并可以实现岸边预制、海上基础-塔筒-风机整体浮运与安装,具有良好的经济效益。为更好地掌握宽浅式筒型基础的承载特性,本文针对海上风电基础的多维受荷特性问题,采用数值分析、室内模型试验、离心机试验以及极限分析法等多种研究手段,对宽浅式筒型基础的单向和复合极限承载能力进行了较为系统研究。主要研究内容和具体成果如下:（1）采用数值分析方法对筒型基础的单向极限承载性能进行研究,得到竖向、抗滑、水平向以及抗倾极限承载力和对应的承载模式,并采用室内模型试验和离心机试验对数值分析结果进行了验证。（2）基于筒型基础的承载模式,建立相应的破坏机构和速度场,结合虚功方程和内部能量损耗率函数,采用Matlab软件编程求解了宽浅式筒型基础竖向、抗滑、水平向和抗倾承载力的极限分析上限解;在筒型基础竖向和抗滑承载力的上限解中讨论了筒-土接触切向行为对筒型基础单向极限承载力的影响,得到了可以考虑筒型基础侧壁与土体之间接触属性的竖向和抗滑承载力上限解,并根据试验现象推导了考虑筒后侧壁与土体之间脱开现象的抗滑承载力上限解。（3）应用数值方法分析了纯倾覆荷载作用下筒型基础达到极限承载状态时的旋转中心位置,并根据分析结果建立了一种对称性良好的H-M承载力包络线及其拟合表达式,同时结合旋转中心深度以及拟合的破坏包络面优化了传统破坏包络面的表达式,使公式内参量均具有相应的物理意义。（4）通过室内模型试验结果发现筒型基础顶盖-土体之间不同张力的接触条件会对筒型基础的承载能力产生影响,尤其是抗倾极限承载力;在数值分析中采用粘结接触模型模拟顶盖-土体光滑有限张力的接触条件,得到了可以考虑土体强度不均匀系数、基础深径比和顶盖-土体最大允许张力的单向极限承载力计算方法和V-H-M包络线的数学表达式。
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