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吸力基础作为一种新型的海上风电塔架基础,与传统基础如桩基础及重力式基础相比,具有施工简便、节省造价且能够重复利用的优点。裙式吸力基础是对传统吸力基础的改进,其水平承载力及竖向抗压承载力显著高于传统吸力基础。当裙式吸力基础作为海上漂浮结构及位于三桶基础迎风侧时,基础主要承受上拔荷载。本文采用模型试验及理论分析方法研究了裙式吸力基础在饱和细海砂中的抗拔承载特性及其影响因素。主要研究内容如下: (1)为了与裙式吸力基础的抗拔承载特性进行对比研究,深刻理解裙式吸力基础的抗拔特性,首先进行了传统吸力基础抗拔承载力模型试验。分析了长径比、基础顶盖密封状态及加载速度对其抗拔承载特性(包括抗拔承载力、周围土体的变形量及基础顶部的被动负压)的影响,研究了基础上拔过程中上拔荷载的组成及发展规律。结果表明:与长径比为1的基础相比,长径比为2的吸力基础在基础顶盖开口时,抗拔承载力提高了1.7倍;基础顶盖密封时,抗拔承载力提高了1.2倍。基础顶盖密封状态对不同长径比的基础抗拔承载力影响不同,建立了基础顶部被动吸力与上拔位移的关系。加载速度对基础的抗拔承载力影响较小,不同加载速度下的抗拔承载力相差不到5%。 (2)采用模型试验的方法分别对裙式吸力基础的抗拔特性(包括抗拔承载力、基础顶部的被动吸力及周围土体变形)及影响因素(裙尺寸及主桶长径比)进行了研究。试验结果表明:裙式吸力基础的抗拔承载力随裙尺寸的增加而增大,本试验中裙式吸力基础的抗拔承载力可达传统吸力基础的1.4~1.7倍,建立了裙结构尺寸与基础抗拔承载力之间的计算公式。当基础的竖向位移超过0.2D后(D为主桶直径),主桶顶部的被动吸力小于传统吸力基础顶部的被动吸力。当主桶长径比分别为1和2,裙宽为0.42D且裙高为0.5D时,裙顶部密封的抗拔承载力比不密封时分别提高了14.8%和9.5%。 (3)对裙结构进行模型试验,研究了裙结构对吸力基础抗拔承载力提高机理、裙结构抗拔承载力组成及上拔过程中周围土体的变形规律。试验结果表明:当“裙”顶盖开口时,裙结构抗拔承载力由基础自重和内外壁摩擦力组成,且当裙高小于0.75D时,摩擦力较小。当“裙”顶盖密封时,裙结构抗拔承载力由基础自重、内外壁摩擦力及裙结构底部产生被动吸力组成。被动吸力承担裙结构抗拔承载力的比重较大,占裙结构抗拔承载力的34%。