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[硕士论文] 刘浩晨
岩土工程 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:随着经济的飞速发展,我国对于能源的需求愈发强烈。在漂浮式水上光伏电站、浮式风机以及深海中的油气开采等能源开发中,都需要使用锚泊线连接上部浮体与下部的锚体以进行系泊定位。而锚泊线与土体的相互作用影响着锚泊线的荷载传递机理与锚泊系统的稳定运行。在工程的初步设计或自然环境良好的工况下,为简化计算可采用准静态分析方法。但在自然环境复杂的深海中,锚泊线的动力效应、触底区的开槽现象以及土体的循环弱化作用可能导致锚泊线变得松弛,使锚体失去作用,威胁着锚泊系统的安全,因此需要进行锚泊线与底床的动力接触作用研究。针对这些问题,本文开展了以下工作:
  (1)介绍了锚泊线与底床静力分析模型,然后针对漂浮式水上光伏电站的锚泊线的设计问题,以水位变化为变量,基于低水位工况确定锚泊线的最大长度,高水位工况进行校核的思想,提出了一套设计流程与应对策略,并通过一个具体的算例进行了介绍。
  (2)使用有限元软件建立了锚泊线与底床动力作用数值模型,并通过对锚泊线进行慢速预张的方法,验证了模型的正确性。分别从土体强度和上部结构物的运动周期两个方面对锚泊线张力变化进行了研究。发现了动力工况下土体抗力和锚泊线惯性力在锚泊线张力变化中的作用和锚泊线导缆孔处的最大张力变化的一般规律。
  (3)忽略了土体冲刷的时间效应,从锚泊线的预张力、土体强度和上部结构的运动周期等方面评估了锚泊线触底区沟槽的发展特征。研究了锚泊线触底区的土体缺失对于锚泊线荷载传递及沟槽发展的影响。
  (4)基于非线性滞回曲线模型,建立了考虑循环弱化作用的锚泊线与土体相互作用模型,首先对该模型的正确性进行了验证,然后从不同预张力和土体强度研究了土体循环弱化对于锚泊线荷载传递以及沟槽发展的影响。
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