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大直径单桩基础海上风机非线性共振特性

Nonlinear resonance characteristics of offshore wind turbines with large diameter monopile foundation

作     者:田抒平 王振钰 张陈蓉 TIAN Shu-ping;WANG Zhen-yu;ZHANG Chen-rong

作者机构:同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 

出 版 物:《岩土力学》 (Rock and Soil Mechanics)

年 卷 期:2025年第46卷第1期

页      面:156-164页

核心收录:

学科分类:081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基  金:国家自然科学基金(No.51779175) 

主  题:海上风机 非线性 共振频率 p-y曲线 Winkler地基 

摘      要:海上风机的自振频率与转动频率或叶片扫略频率一致时会产生共振现象,严重时会损坏风机结构。现有研究对共振频率评估多以弹性分析为主,没有考虑实际桩-土相互作用非线性对风机共振特性的影响。以大直径单桩基础海上风机为研究对象,基于动力Winkler地基模型,采用双曲线型桩周土抗力-桩身侧向位移(p-y)骨干曲线考虑桩土刚度非线性,采用剪应变相关滞回阻尼考虑土体能量耗散,提出了海上风机共振频率的非线性频域理论简化分析方法。通过与开展的一系列模型试验结果以及Lely(A2)海上风机现场实测数据对比,验证了非线性风机共振频率计算方法的正确性。随后,开展了砂土密实度、桩长和桩径对于风机共振频率非线性影响的参数分析,研究认为风机系统共振频率随着荷载水平的增加而呈现减小趋势,且当砂土较松散、桩长较短或桩径较小时,共振频率受土体非线性的影响更为明显。

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