岩土力学 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (1): 77-86.doi: 10.16285/j.rsm.2023.0099

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

可液化场地桩基震后水平变形预测模型研究

吴小锋1, 2,张笛3,李星2,汪玉冰1, 4,文凯5   

  1. 1. 浙江大学 建筑工程学院,浙江 杭州 310058;2. 杭州市钱江新城投资集团有限公司,浙江 杭州 310020; 3. 杭州市钱江新城建设开发有限公司,浙江 杭州 310002; 4. 浙江大学 超重力研究中心,浙江 杭州 310058; 5. 伦敦帝国理工学院 土木与环境工程系,英国 伦敦
  • 收稿日期:2023-02-01 接受日期:2023-05-19 出版日期:2024-01-10 发布日期:2024-01-10
  • 通讯作者: 文凯,男,1994年生,博士,助理研究员,主要从事近海工程桩基础承载特性等方面的研究。E-mail: k.wen19@imperial.ac.uk E-mail:xfwu@zju.edu.cn
  • 作者简介:吴小锋,男,1987年生,博士后,主要从事智能化物联系统及海上风机基础地震响应方面的研究。
  • 基金资助:
    浙江省博士后科研项目择优资助项目(No. ZJ20221131);国家自然科学基金基础科学中心项目(No. 51988101);国家自然科学基金重点项目(No. 51808490)。

Lateral deformation prediction model of pile foundation in liquefiable site

WU Xiao-feng1, 2, ZHANG Di3, LI Xing2, WANG Yu-bing1, 4, WEN Kai5   

  1. 1. College of Civil Engineering and Architecture, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310058, China; 2. Hangzhou Qianjiang New City Investment Group Co., Ltd., Hangzhou, Zhejiang 310020, China; 3. Hangzhou Qianjiang New City Construction and Development Co., Ltd., Hangzhou, Zhejiang 310002, China; 4. Center for Hypergravity Experimental and Interdisciplinary Research, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310058, China; 5. Department of Civil and Environmental Engineering, Imperial College London, London, UK
  • Received:2023-02-01 Accepted:2023-05-19 Online:2024-01-10 Published:2024-01-10
  • Supported by:
    This work was supported by the Postdoctoral Science Advanced Programs of Zhejiang Province (ZJ2022113), the Basic Science Center Program of the National Natural Science Foundation of China (51988101) and the National Natural Science Foundation of China (51808490).

摘要: 近海海域实测数据显示,风机主要承受大幅值、长历时的水平向环境荷载。在服役周期内,位于高烈度区域内的近海风机遭受地震作用的概率极大。这些持续性的、量值巨大的初始水平环境荷载对风机的地震响应所产生的影响尚不清晰,目前相关研究多基于数值模拟方法。以福建海域某拟建近海风电场为对象,利用ZJU−400超重力振动台,开展了嵌岩桩单桩基础在砂土中的超重力物理模型试验,揭示了初始水平荷载与地震动荷载耦合作用下的桩身弯矩和位移响应。此外,引入超孔压参数来表征耦合荷载作用下的桩-土弱化效应,建立了能反映不同超孔压比下的大直径单桩基础桩身土反力-桩-土水平位移曲线模型。结合非线性Winkler地基梁理论框架,所构建的预测模型可以较有效地预测近海风机嵌岩单桩在初始水平荷载作用下的震后弯矩及位移分布。

关键词: 近海风机, 初始水平荷载效应, 动力p-y曲线, 超重力振动台

Abstract: Field measurements in offshore areas have revealed that wind turbines are mainly exposed to large-amplitude and long-duration horizontal environmental loads, and those located in high-intensity areas are particularly susceptible to seismic activity during service life. However, it remains unclear how the initial horizontal loads affect the seismic behaviour of offshore wind turbines, particularly with respect to pile-soil interaction. To address this issue, this study employed the ZJU-400 centrifuge shaking table to conduct a series of centrifuge tests on a single rock-socketed pile in liquefiable saturated sands, with its prototype located in the offshore wind farm in Fujian waters. The experimental results demonstrate the bending moment and displacement responses of the pile subjected to the seismic loads in combination with initial horizontal loads. The proposed p-y model introduces a parameter related to excess pore water pressure to quantify its weakening effects on pile-soil interaction as observed in the centrifuge tests. When combined with the nonlinear Winkler foundation beam model, the proposed post-earthquake prediction model can effectively estimate the bending moment and displacement distribution of monopiles under initial lateral loading.

Key words: offshore wind turbines, initial lateral load effect, dynamic p-y curves, centrifuge shaking table

中图分类号: 

  • TU 435
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