弹簧地基上大直径单桩海上风机的一阶自振频率

来源：计算力学学报杂志2024年第2期北京时间：

作者：余云燕,许蓉,孔嘉乐

单位：兰州交通大学 土木工程学院, 兰州 730070,兰州交通大学 土木工程学院, 兰州 730070,兰州交通大学 土木工程学院, 兰州 730070

摘要：自振频率是海上风机前期动力设计的主要难点之一,计算精度要求极高,而桩-土相互作用对自振频率影响显著。目前,针对桩-土相互作用普遍采用弹簧地基简化模型,为对比分析不同弹簧地基简化模型的准确性和精度,本文采用回传射线矩阵法,建立固定端、单弹簧、双弹簧和三弹簧这4种地基简化模型,基于Bernoulli-Euler梁理论和Timoshenko梁理论,求解风机系统的自振频率,并与风机基频实测值作对比,进一步分析三弹簧简化地基模型中地基旋转刚度、地基耦合刚度和地基水平刚度对风机系统基频的影响。研究结果表明,桩-土相互作用不可忽略,三弹簧地基简化模型计算风机系统基频精度最高;地基刚度对风机系统基频的敏感性次序为,地基耦合刚度>地基旋转刚度>地基水平刚度;当地基旋转(水平)刚度较小时,地基耦合刚度与地基旋转(水平)刚度的耦合效应对风机系统的基频影响较大;地基耦合刚度与地基旋转刚度的耦合效应对风机系统基频的影响程度大于地基耦合刚度与地基水平刚度的耦合效应。

关键词：海上风机,弹簧地基,自振频率,回传射线矩阵法,单桩基础,

基金资助：甘肃省科技计划（23JRRA854）；甘肃省教育厅产业支撑计划（2021CYZC-28）；甘肃省交通运输厅科技研发项目（2021-12）；甘肃省基础研究创新群体项目（145RJIA332;21JR7RA347）资助.