本發(fā)明涉及海上風機結(jié)構(gòu)動力響應測試，尤其涉及一種砂土層中海上風機三桶基礎(chǔ)地震動力響應模擬測算方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，海上風機吸力桶基礎(chǔ)因其成本低、安裝方便等優(yōu)點，受到業(yè)界的青睞。吸力桶基礎(chǔ)又分為單桶基礎(chǔ)和多桶基礎(chǔ)。多桶基礎(chǔ)具有較高的抗傾覆承載能力，這使得它們更加適合安裝在深水(25-50m)中以支撐海上風機。海上風機系統(tǒng)除了長時間遭受風、浪等環(huán)境載荷外，還會受到地震載荷作用的威脅。風機系統(tǒng)運行過程中必須滿足主導其基礎(chǔ)設計的正常使用極限狀態(tài)(sls)的要求。

2、與單桶基礎(chǔ)不同，多桶基礎(chǔ)通過單個桶的豎向壓-拔行為抵抗傾覆力矩。國內(nèi)外不少海上風機安裝在地震易發(fā)區(qū)，強震作用下砂土地基容易發(fā)生液化，導致安裝在砂土中的海上風機基礎(chǔ)發(fā)生過大的沉降或轉(zhuǎn)角位移，影響上部風機結(jié)構(gòu)的正常運行，甚至導致風機整體的傾覆破壞。

3、如何有效的測算砂土地基中海上風機三桶基礎(chǔ)的地震動力響應，包括地震作用下三桶基礎(chǔ)的位移、旋轉(zhuǎn)以及基礎(chǔ)周圍土體的液化情況等，對于海上風機三桶基礎(chǔ)的抗震設計至關(guān)重要。

4、因此，提出一種砂土層中海上風機三桶基礎(chǔ)地震動力響應模擬測算方法，來解決現(xiàn)有技術(shù)中無法測算砂土地基中海上風機三桶基礎(chǔ)的地震動力響應的問題，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟須解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種砂土層中海上風機三桶基礎(chǔ)地震動力響應模擬測算方法，可以準確高效的測算砂土地基中海上風機三桶基礎(chǔ)地震動力響應。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種砂土層中海上風機三桶基礎(chǔ)地震動力響應模擬測算方法，包括以下步驟：

4、數(shù)據(jù)獲取步驟：獲取施工數(shù)據(jù)，并對施工數(shù)據(jù)預處理生成初始數(shù)據(jù)集；

5、模型構(gòu)建步驟：利用初始數(shù)據(jù)集建立風機模型和土體三維數(shù)字模型，并進行初始地應力平衡，獲得初始地應力場；

6、土體設置步驟：將土體三維數(shù)字模型設置為sanisand本構(gòu)模型，將初始地應力場引入sanisand本構(gòu)模型中進行二次平衡，得到二次平衡后的土體模型；

7、模型生成步驟：將風機模型引入二次平衡后的土體模型，建立海上風機三桶基礎(chǔ)三維數(shù)字模型，設置接觸面參數(shù)，并進行最終平衡，得到初始應力響應模型；

8、施加載荷步驟：對初始應力響應模型上部輸入風、浪環(huán)境荷載，底部輸入地震波，并設置自由場邊界，得到設置好的應力響應模型；

9、輸出分析步驟：編寫輸出命令進行后處理，并進行海上風機三桶基礎(chǔ)動態(tài)分析。

10、上述的方法，可選的，數(shù)據(jù)獲取步驟中，數(shù)據(jù)預處理包括利用三軸試驗結(jié)合施工數(shù)據(jù)進行調(diào)整校正參數(shù)。

11、上述的方法，可選的，模型構(gòu)建步驟中，采用線彈性模型對土體三維數(shù)字模型進行初始地應力平衡。

12、上述的方法，可選的，每次地應力平衡結(jié)束后，令單元節(jié)點初始位移和速度為0。

13、上述的方法，可選的，模型生成步驟中，風機模型與二次平衡后的土體模型接觸的部分作為接觸面，定義接觸面的參數(shù)包括法向剛度和剪切剛度，法向剛度kn和剪切剛度ks表達式如下：

14、

15、其中，kn為法向剛度，ks為切向剛度，k為體積模量，g為剪切模量，δzmin為接觸面法向連接區(qū)域上網(wǎng)格的最小尺寸。

16、上述的方法，可選的，施加載荷步驟中，對地震波進行濾波和基線校正處理。

17、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種砂土層中海上風機三桶基礎(chǔ)地震動力響應模擬測算方法，可以較為準確的分析海上風機三桶基礎(chǔ)的位移、應力以及基礎(chǔ)周圍土體液化的情況，達到節(jié)約計算時間的目的。

技術(shù)特征：

1.一種砂土層中海上風機三桶基礎(chǔ)地震動力響應模擬測算方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種砂土層中海上風機三桶基礎(chǔ)地震動力響應模擬測算方法，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種砂土層中海上風機三桶基礎(chǔ)地震動力響應模擬測算方法，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種砂土層中海上風機三桶基礎(chǔ)地震動力響應模擬測算方法，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種砂土層中海上風機三桶基礎(chǔ)地震動力響應模擬測算方法，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種砂土層中海上風機三桶基礎(chǔ)地震動力響應模擬測算方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種砂土層中海上風機三桶基礎(chǔ)地震動力響應模擬測算方法，涉及海上風機結(jié)構(gòu)動力響應測試技術(shù)領(lǐng)域。包括獲取施工數(shù)據(jù)，并對施工數(shù)據(jù)預處理生成初始數(shù)據(jù)集，建立土體三維數(shù)字模型進行初始地應力平衡，獲得初始地應力場，將土體三維數(shù)字模型設置為SANISAND本構(gòu)模型，引入初始地應力場得到二次平衡后的土體模型，將風機模型引入建立海上風機三桶基礎(chǔ)三維數(shù)字模型，設置接觸面參數(shù)，并進行最終平衡，得到初始應力響應模型，上部輸入環(huán)境荷載，底部輸入地震波，設置自由場邊界，對得到的模型編寫輸出命令進行后處理，并進行海上風機三桶基礎(chǔ)動態(tài)分析。本發(fā)明可以準確高效的測算砂土地基中海上風機三桶基礎(chǔ)地震動力響應。

技術(shù)研發(fā)人員：程星磊,李揚,路德春,王國盛,汪明元,馬超,周亞東
受保護的技術(shù)使用者：天津城建大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17