H-M-T复合加载模式下三桩基础的失效包络面研究

来源：水利水运工程学报杂志 2025年第4期北京时间：

作者：赵子豪,韩景春,张皓

摘要：为深入探索海上风电三桩基础在多变环境下的承载极限及破坏特性，采用OPTUMG3建立3维有限元极限分析模型，系统研究了单向加载、H-T双向加载及更为复杂的H-M-T (H为水平荷载，M为弯矩荷载，T为扭矩荷载)三向复合加载模式下的失效包络面特征，同时还特别关注深径比、距径比这两个关键参数对三桩基础的失效包络面的影响规律，最终基于MATLAB对三桩基础极限承载力进行预测，建立人工神经网络（ANN）预测模型并给出控制方程。研究表明：（1）扭矩荷载的施加会使H-M平面内的失效包络面收缩，但并未改变失效包络面在H-M平面中的位置，桩-土体系的破坏特点由倾覆式破坏转变为扭转挤压式破坏，剪切耗散的分布状态与荷载施加的方向有关；（2）三桩基础的极限承载力随深径比与距径比的增大而增大，但是深径比和距径比对提升三桩基础在H-M复合加载条件下的归一化极限承载力的程度十分有限；（3）ANN预测模型能较好预测复合加载模式下三桩基础的极限承载力。本研究可为准确判断三桩基础在复杂受荷状态下的极限承载力提供可靠依据。

关键词：三桩基础, 复合加载模式, 失效包络面