《颱風海況下海床液化與近海風機樁基礎動態回響》是依託上海交通大學，由葉冠林擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：颱風海況下海床液化與近海風機樁基礎動態回響
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：葉冠林
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
極端海況下基礎結構物的安全問題是我國發展海上風電面臨的重大挑戰。颱風風暴潮和結構物振動的複雜荷載組合作用下樁周土的液化機理，以及樁基礎的受力變形及動態回響規律是需要解決的關鍵科學問題。 本項目採用動態空心圓柱扭剪試驗獲得不同荷載組合持續作用下的砂土液化機理，開發考慮複雜應力組合和循環次數效應的非共軸砂土液化本構模型。然後進行風暴潮與樁振動引起樁周土液化的水槽模型試驗，獲得不同荷載組合下土體孔壓變化與樁基礎動態回響數據。最後集成颱風波浪模型與並行動態有限元，形成一套高效的波浪～海床～樁基礎共同作用分析方法，並與試驗數據進行對比驗證。結合模型試驗和數值分析，深入揭示颱風海況的複雜荷載組合作用下樁周土的液化機理，明確土體液化對樁基礎受力變形及動態回響的影響規律，並探討最不利工況與提出相應控制措施。研究成果可套用于海洋結構物的理論分析及工程設計，為我國海上風電建設作出貢獻。
結題摘要
極端海況下基礎結構物的安全問題是我國發展海上風電面臨的重大挑戰。颱風風暴潮和結構物振動的複雜荷載組合作用下樁周土的液化機理，以及樁基礎的受力變形及動態回響規律是需要解決的關鍵科學問題。本項目首先針對原有儀器僅有扭矩或軸力可以實現動態控制的限制，自主研發了四向控制動態空心圓柱扭剪儀。進行了砂土的應力主軸固定和應力主軸旋轉的試驗，獲得了偏應力、相對密實度和旋轉起點對砂土力學特性的影響規律。改進了砂土液化彈塑性本構，基於該本構和水土耦合數值計算算法，形成了一套可以模擬波浪～海床～樁基礎共同作用的數值分析方法。進行波浪作用下海床液化的圓筒模型試驗，獲得不同波浪作用下土體孔壓變化和土體位移回響。最後基於所開發的數值分析方法，分析波浪和樁晃動複合荷載作用下樁周土的孔壓和位移回響，指出了樁晃動將加劇樁周土的液化。相關研究成果發表論文19篇，其中SCI檢索論文13篇、中文EI論文2篇，培養博士生1名，碩士生4名。研究成果可套用于海洋結構物的理論分析及工程設計，為我國海上風電建設作出貢獻。
