竖向循环荷载作用下吸力式沉箱基础承载特性研究

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yc513485587
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
吸力式沉箱基础可以作为海洋工程张力腿式平台(TLP)的锚固基础。在服役过程中,吸力式沉箱基础不仅受到上部平台结构浮力所产生的竖直单向荷载作用,还会受到风、浪、流等因素所引起的循环荷载作用。循环荷载作用下地基土强度的弱化会降低吸力式沉箱基础的承载力,从而缩短其使用寿命,直接影响上部结构的动力响应与安全性能。为保证浮式结构的稳定性,结合锚固系统受力特性,本文针对静载和循环荷载作用下吸力式沉箱基础在软黏土中的抗拔承载特性和循环后极限抗拔承载力的变化规律进行了研究。主要内容和成果如下:(1)通过模型试验研究竖向静载作用下软黏土中吸力式沉箱基础的抗拔承载特性,分析了不同规格沉箱模型的破坏模式、静极限承载力、沉箱顶部和沉箱底部孔隙水压力及土压力的变化规律,发现软黏土中存在不同的破坏模式。同时通过模型试验研究竖向循环荷载作用下软黏土中吸力式沉箱基础的抗拔承载特性,分析了不同平均荷载比、循环荷载比、循环次数等对沉箱循环后极限承载力、沉箱顶部和底部孔压、沉箱位移以及土体不排水抗剪强度的影响。结果表明高平均荷载和高循环荷载比导致沉箱周围和底部土体强度弱化程度较高,承载力降低较大。(2)基于吸力式沉箱基础的局部剪切破坏模式、底部张力破坏模式及整体破坏模式三种传统的竖直上拔失效模式,结合软黏土中静载试验,提出了软黏土中吸力式沉箱基础的顶部张力破坏模式,给出了底部张力破坏模式与顶部张力破坏模式的判别方法。根据顶部负压对侧摩阻力的影响修正了静极限承载力的计算公式。引入循环后土体不排水抗剪强度的弱化系数,对吸力式沉箱基础循环后极限抗拔承载力进行了修正。(3)采用不追踪每一次循环荷载作用过程中土体不排水抗剪强度的弱化程度,基于模型试验获得的循环后的不排水抗剪强度进行有限元模拟计算。通过模型试验结果、理论计算结果与数值计算结果的比较,研究该方法计算吸力式沉箱基础循环后极限承载力的可行性,对沉箱循环后极限承载力的衰减幅度给出一个合理的估算范围。(4)采用Sesam集成商业软件计算环境荷载作用下华锐风电6.0MW张力腿式风机机组-基础平台-系泊系统传递至吸力式沉箱基础的平均荷载和循环荷载,然后采用三维拟静力弹塑性有限元分析完成吸力式沉箱基础的选型设计,确定了不同平均荷载比、循环荷载比和循环次数作用下沉箱基础循环后极限承载力。通过模拟发现,循环后极限承载力的折减幅度不仅与平均荷载比有关,也与沉箱的长径比以及沉箱的长度、直径有关,可通过数值计算优化吸力式沉箱基础循环后的承载性能。
其他文献
MAX相陶瓷是一种新型的三元层状的金属性陶瓷材料,它结合了金属和陶瓷的部分优异性能,具有高强度、高韧性、自润滑、导电导热等性质。MXene则是利用MAX相中A层与MX层之间的弱结合力,采用刻蚀的方法将A层剥落,从而形成的一种二维纳米层状材料,具有良好的导电性和亲水性。使用传统陶瓷材料作为增强体制备钛基复合材料可有效提高其强度、硬度、耐磨性,但对复合材料的塑性造成很大的损害。MAX相作为一种金属性陶
近年来,金属铅卤化钙钛矿由于其高吸收系数,长的载流子扩散长度,和简单的制造工艺等优良特性现已成为光伏领域的新宠。有机卤化物钙钛矿太阳能电池是目前发展最快的光伏技术,具有优异的光电转换效率。在Miyasaka等人的首次开创性工作之后,有机铅卤化物钙钛矿太阳能电池的光电转换效率在几年内迅速增加到NREL认证的23.3%。然而,尽管光伏性能非常出色,但这些材料中的重金属铅对生物和环境的毒害阻碍了其未来的
双稳态介电材料以其具有的优良的相变储能特性和多个稳定的状态,以及优异的光电子、光伏响应应用于民用、商用等多个领域,成为21世纪极具研究价值的新型材料,在国家社会发展中具有战略意义。有机-无机杂化双稳态材料与生俱来的易加工、合成温度低、成本低廉和结构易调控等优点。这些优点为解决传统无机钙钛矿材料机械强度大、制程工艺复杂、材料种类稀缺带来曙光,引发了材料研究学者的广泛关注和研究兴趣。基于上述考虑,为了
非连续增强钛基复合材料(DRTMCs)在航空航天,汽车制造,武器装备等领域具有广阔的应用前景。其中增强相呈网络状分布的钛基复合材料在强度提高的同时能够保持良好的塑性,在复合材料领域备受关注。石墨烯(GR)具有优异的力学性能是一类理想的增强材料。GR增强钛基复合材料的研究中,增强相多呈均匀分布,带来严重塑性损失,同时GR分散以及与钛基体反应等问题等限制了其优异性能的发挥。本论文以少层GR(﹤10层)
分子基晶态材料因其丰富的结构转变以及物化性质多样性而得到了广泛的研究,它的结构相变通常是由于由孤立的卤代金属盐阴离子、有机阳离子或结晶溶剂等在外部刺激触发的大自由度的运动造成的。探索结构相变中所起的作用的组分在研究基本物理现象和探索电子方面具有潜在的应用价值。能够自动响应外部环境刺激(热、光、电等)的智能响应材料吸引力了许多科研人员的兴趣,这些材料在分子开关、传感器、辐射检测装置、光电设备和智能能
二维MOFs纳米材料是一类新兴的二维材料,其规则可调的孔洞结构,丰富的活性位点、高的孔隙率和大的比表面积等优点使得它在多个领域具有广泛的应用前景。当前二维MOFs纳米材料的广泛应用主要受以下三个方面的限制:(1)高通量制备方法的建立;(2)制备及应用过程中的稳定性;(3)最佳应用领域探索。基于上述研究背景,本论文围绕吡嗪桥联的二维MOFs纳米材料的高通量制备方法建立、理化性质调控、应用探索等方面开
有机-无机杂化化合物同时结合了有机和无机组分各自的优异性能,由于其分子灵活性和多样性而受到广泛关注,同时卤素基取代阳离子对于杂化分子的功能调节具有重要意义。为了探寻更多的可协调的多功能相变材料,我们基于四甲基膦及其卤代衍生物作为阳离子与一系列无机金属阴离子配位成功合成了8种新型的有机-无机杂化化合物:[(CH3)3PCH2F]2[CdBr4](1)、[CH3PCH2Cl][Fe Cl4](2)、[
晶体发生相变时会引起结构的变化,也会使相应的物理性质(如介电性、热力学性质等)在相变温度处发生改变,因而可以广泛应用于数据存储、光子器件、光电子技术、可切换介电器件、生物传感器等。一般是利用有机-无机杂化的方式来构建相变材料,优势是有机胺阳离子与阴离子(金属卤素、无机酸)构成的化合物有良好的结构可控性。本文是基于分子体积稍微大一点的苯乙胺类化合物作为有机部分,通过调控苯乙胺类阳离子、阴离子合成一系
在我国西部盐湖地区,由于较大的温湿度变化和高浓度腐蚀性硫酸盐,半埋混凝土结构往往遭受严重的硫酸盐侵蚀破坏,大大降低其服役寿命。本文设置了砂浆全浸泡和半浸泡在5%的Na2SO4和5%MgSO4溶液中,并设定半浸泡试验温湿度在20℃-80%RH和35℃-30%RH的隔日循环变化,揭示极端环境下水泥砂浆硫酸盐劣化损伤机理,同时研究了各类硫酸盐侵蚀影响因素,探究了砂浆内部氯盐-硫酸盐交互作用机制,以及不同
二维碳材料由于独特的结构,表现出异于其三维块体的物理和化学性能,如优异的力学、电学、光学和热学性能,并在复合材料、电子器件和能源存储等领域具有广阔的应用前景。由于二维碳材料的性能与其原子结构(如键合方式、层数)密切相关,故揭示其对二维碳材料的力学性能与失效机制的作用具有重要意义,然而当前对此研究较为薄弱。针对此问题,本文采用分子动力学方法,以单层与多层二维碳材料(sp2键合的石墨烯(GR),sp2