一种分析砂土地基在排水条件下高循环荷载作用下变形的新方法

声明：本文为我与Dr.-Ing. Khalid Abdel-Rahman 与Prof. Dr.-Ing. Martin Achmus 在International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics期刊上发表的文章《A new method for the analysis of foundation behavior in sand under drained high-cycle loading》的中文翻译

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一种分析砂土地基在排水条件下高循环荷载作用下变形的新方法

作者：曹舒瀚，Khalid Abdel-Rahman, Martin Achmus

作者单位：汉诺威大学 岩土工程研究所

摘要：在海上风能技术中，尤其是在海上风力发电机中，结构的永久变形必须加以限制。为此，必须尽可能准确地预测地基在循环荷载作用下的永久变形累积。为了计算非粘性土中的累积变形，可采用半经验法、p-y 曲线法和数值法等不同方法。在数值方法中，刚度折减法（Stiffness Degradation Method, SDM）具有实用性强的优点。然而，该方法仅适用于相对简单的本构模型，且未考虑土体初次加载以及再次加载应力路径不同的影响。基于 SDM 的基本概念，一种新的数值方法予以提出，即循环应变累积法（Cyclic Strain Accumulation Method, CSAM）。CSAM 克服了 SDM 的弱点，尤其是与更高级本构不兼容的问题，同时还保留了 SDM 的主要优点--实用性。通过对大直径单桩基础的数值计算发现，如果采用相同的土体本构模型，CSAM 可得到与 SDM 相同的结果的结果。此外，CSAM 的计算效率更高，有着继续优化的潜力。适用于任意 土体的本构模型，可以考虑不同应力路径的效果。结果表明，CSAM 是一种很有前途的新数值方法，可用于计算土体的变形。

关键词：海上风力发电机、大直径单桩基础、循环变形、有限元法（FEM）、刚度折减法（SDM）、循环应变累积法（CSAM）。

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