海上风电机组基础结构-第四章.pptVIP

4.5.3大直径圆筒基础的计算荷载计算（1）筒内填料压力计算大直径圆筒内填料压力类似一筒仓压力，一般筒仓压力计算广泛采用杨森公式，但杨森公式适用于有底筒仓和无限深筒仓的情况。对于安放在可压缩地基上的无底圆筒，内填料与筒壁的相互作用特性与有底筒仓不同，也不同于无限深筒仓。大直径圆筒内填料压力的计算目前尚无成熟的方法。4.5.3大直径圆筒基础的计算荷载计算（1）筒内填料压力计算参考C.H列瓦切夫的研究成果，将筒内填料划分为主动区、被动区和过渡区三个区；筒内上部填料在自重和垂直超载作用下，相对筒壁向下运动，称为主动区I；筒内下部填料在地基垂直反力作用下，相对筒壁产生向上的位移，称为被动区III；在主动区和被动区之间可能存在一个过渡区II。4.5.3大直径圆筒基础的计算荷载计算（1）筒内填料压力计算图4-14薄壳圆筒筒体内填料储仓压力分布图a）实测与计算值；b）设计计算时采用的计算图式主动区AB段的高度4.5.3大直径圆筒基础的计算荷载计算（1）筒内填料压力计算图4-14薄壳圆筒筒体内填料储仓压力分布图a）实测与计算值；b）设计计算时采用的计算图式被动区CD段的高度4.5.3大直径圆筒基础的计算（1）筒内填料压力计算图4-14薄壳圆筒筒体内填料储仓压力分布图a）实测与计算值；b）设计计算时采用的计算图式AB段和CD段确定后，剩余的即为BC段.由以上过程可求得A、B、C、D各点的填料侧压力值，假设A至B点的侧压力为直线变化，B至C点的侧压力可按杨森公式计算，C至D点的侧压力也为直线变化。如此可确定圆筒内的填料压力。上述方法划分三个区域，仅考虑了填料的内摩擦角、外摩擦角和筒径，而实际上影响区域范围的因素还应包括内填料的可压缩性，以及地基反力和地基变形等。此外，上述确定筒底填料压力的方法也缺乏足够的理论依据。（1）筒内填料压力计算4.5.3大直径圆筒基础的计算当前计算筒内填料压力方法的不足（2）筒前土抗力计算4.5.3大直径圆筒基础的计算图4-15浅埋式大直径薄壳圆筒结构土压力的计算图式a）为筒前土抗力的模型试验测试值（曲线1）和计算值（曲线2）；b）土压力计算图式基础的一般变位既有向前的平移，又有向前的转动。因此，基础入土段的位移量从海床表面向下逐渐减小，入土段的上部土压力可达极限值，而下部则达不到极限值。（2）筒前土抗力计算4.5.3大直径圆筒基础的计算图4-15浅埋式大直径薄壳圆筒结构土压力的计算图式a）为筒前土抗力的模型试验测试值（曲线1）和计算值（曲线2）；b）土压力计算图式计算时将墙前土抗力按梯形分布考虑，如图4-15所示，即深度h1段以下采用矩形分布。h1值与建筑物入土部分的水平位移和地基土的密度有关，可按下式计算：。（3）土压力沿筒周的分布4.5.3大直径圆筒基础的计算在对大直径圆筒结构进行筒体强度计算时，需要确定沿圆筒圆周的土压力分布。参考C.H列瓦切夫的研究成果，计算方法如下:设p为作用于圆周上的土压力，p0为p在拱顶处的值，pr和pτ为p的径向分力和切向分力，则：图4-16土压力沿筒周的分布时：时：稳定性分析4.5.3大直径圆筒基础的计算基床式和浅埋式大直径圆筒结构的稳定性分析与一般的重力式结构类似。插入式大直径圆筒结构的稳定性分析具有如下特点：插入式大直径圆筒结构不仅靠自重维持自身稳定性，筒前土抗力也提高其稳定性，当插入土中深度较大时尤为明显。在基床式大直径圆筒抗倾稳定性分析中采用的筒内填料参加抗倾工作百分比或漏出量的概念，不适用于插入式大直径圆筒结构的抗倾稳定性分析。合理的分析方法应该是：通过填料对筒壁的摩擦力来考虑内填料对抗倾稳定性所起的作用。当圆筒插入土中深度较大时，圆筒发生滑移和倾覆的可能性几乎是不存在的，但是有可能出现基础使用所不允许的变位。因此，插入式圆筒稳定性由允许的位移和转角来判断。稳定性分析4.5.3大直径圆筒基础的计算由以上分析可知，插人式大直径圆筒结构的稳定性分析不能直接套用基床式圆筒结构的稳定性分析方法，应从作用与抗力的极限平衡条件、对结构位移与转角的限制条件两个方面分别考虑。目前关于插入式大直径圆筒结构的设计理论、计算方法和施工工艺等问题还不成熟，仍需开展更深入的研究工作。4.5.3大直径圆筒基础的计算圆筒在吊运时，由于自重作用（考虑动力系数）在筒壁横断面内产生垂直拉应力。在施工过程中，圆筒内填料已填满，在内部填料侧压力作用下产生筒壁环向拉应力。圆筒在基础使用过程中的作用荷载包括：筒内填料侧压力、土压力、波浪力（或可能产生的冰荷载）、水流力、上部结构传下来的荷载等。对