近海风电场新型加翼单桩基础结构数值模拟及试验研究

Due to its simple structure, clear load-carrying mechanics, monopile is widely used in the European offshore wind farms. With the development and improvement of our fabrication technology and piling equipment, the broadly application of the monopile will be brought gradually. Aiming at the shortcomings of monopile (such as low stiffness, severer dynamic response, horizontal displacement, rotate angle and narrow frequency range), a new type of large-diameter monopile with steel-wings set in the region of the pile near the mudline, named the wing-monopile, is investigated. The pile-soil-structure interaction and the failure mechanism of wing-monopile are researched by numerical simulation and centrifuge test. The effect of the wings on the full advantage of the shallow earth reaction in front of the monopile and the increasing of the bearing capacity will be proved. Valuable data and conclusions will be obtained to guide the design and application of the wing-monopile.

单桩基础是一种构造简单、受力明确的基础型式，在欧洲近海风电场建设中得到广泛应用，伴随我国在制桩工艺、沉桩设备等方面能力的提高，其在我国近海风电场建设中的广阔应用前景也将逐步体现。针对我国海床地质条件差，单桩基础"较柔"，水平变位、转角等指标不易控制，动力响应较为强烈，结构整体允许频率范围较窄难控等问题，提出了一种泥面下加装稳定翼板的新型单桩基础型式。本项目拟以理论分析为基础，通过数值仿真和离心机模型试验，对加翼单桩的桩-土-结构相互作用机理进行研究，验证翼板在发挥浅层土的土抗力、提高单桩水平承载性能等方面的效果，为海上风电大直径单桩基础设计控制指标的确定提供依据，为加翼单桩的工程推广应用提供理论和数据支持。

单桩基础是一种构造简单、受力明确的基础型式，在欧洲近海风电场建设中得到广泛应用，伴随我国在制桩工艺、沉桩设备等方面能力的提高，其在我国近海风电场建设中的广阔应用前景也将逐步体现。针对我国海床地质条件差，单桩基础"较柔"，水平变位、转角等指标不易控制，动力响应较为强烈，结构整体允许频率范围较窄难控等问题，提出了一种泥面下加装稳定翼板的新型单桩基础型式。本项目拟以理论分析为基础，通过数值仿真和离心机模型试验，对加翼单桩的桩-土-结构相互作用机理进行研究，验证翼板在发挥浅层土的土抗力、提高单桩水平承载性能等方面的效果，为海上风电大直径单桩基础设计控制指标的确定提供依据，为加翼单桩的工程推广应用提供理论和数据支持。.项目负责人及其科研团队，严格按照项目资助计划书中约定的研究内容逐项开展研究，整个项目按照预定计划有序进行，达到了预期研究目标，未进行调整和变动。本项目针对项目计划任务书研究内容，在海上风机大直径单桩基础以及新型加翼单桩基础承载机理研究中取得显著进展。在本课题的资助下，先后在《土木工程学报》、《岩石力学与工程学报》、《建筑结构学报》、《太阳能学报》等刊物发表（含录用）论文8篇，其中EI论文4篇，培养研究生2名。获得授权国家发明专利2项，美国专利1项。