加翼桩水平承载力计算方法研究

陈灿明，何建新，苏晓栋，王曦鹏，黄卫兰

(1. 南京水利科学研究院水利部水科学与水工程重点实验室，江苏南京 210029； 2. 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，江苏南京 211102)

加翼桩作为新型海上风电基础，通过在泥面下的桩身设置翼板增加桩前土抗力，减小水平位移，以提高基础水平承载力[1]。由于目前有关加翼桩的研究甚少，更缺乏实测数据，为深入研究加翼桩的水平承载性能，通过海上风电大直径单桩与加翼桩水平承载性能数值模拟计算结果的对比分析，基于桩身土压力分布特点和受力机理，参考规范中的P-Y曲线模式对相关参数拟合修正，分析了加翼桩翼板参数对水平承载力的影响规律[2-4]，提出了适用于海上风电大直径加翼桩水平承载力经验式，为加翼桩研究和运用提供参考。

1 大直径单桩与加翼桩水平承载力对比

1.1 有关计算模型

以某5mW级海上风电机组为模型，钢管桩桩径5m，壁厚0.08m，桩长73m，入土深度55m。加翼桩采用一桩四翼对称布置，翼板与钢管桩双面焊接，壁厚0.08m，竖向为长度，水平向为宽度。按50年一遇荷载组合考虑风、浪、流等荷载，计算时将水平荷载简化为集中力、沿一组翼板中心线作用于泥面上18m的桩顶横截面中心。

采用三维实体有限元模型，水平向桩周土体取25倍桩径宽度，土层总厚度取1.3倍桩基入土深度。网格沿深度方向按0.1～1.0m间距划分，桩周环向按0.5m间距加密网格。钢管桩和翼板采用线弹性本构模型，地基土(C=25 kPa，φ=14°，ν=0.30，Es=7.5mPa)采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型，桩-土接触面采用主面-从面接触对算法计算，摩擦系数μ按罚刚度法计算[5-6]。……