對(duì)單墩P&H無張力新型風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)的對(duì)比研究

　　2 有限元分析
　　本文中，通過有限元軟件數(shù)據(jù)包ABAQUS（Hibbit 等，2004）對(duì)單墩P&H 無張力新型基礎(chǔ)和周圍土體建立詳細(xì)數(shù)值模型。這個(gè)軟件對(duì)軸向和側(cè)向受荷的樁的動(dòng)態(tài)分析可行性已經(jīng)被廣泛的證實(shí)。此外軟件還允許引進(jìn)土和墩之間的摩擦接觸面，對(duì)分析土結(jié)相互作用問題至關(guān)重要。圖2表示了墩土系統(tǒng)三維有限元的網(wǎng)格劃分。墩和土的單元采用二次等參單元。幾何尺寸如下：墩的外徑是4.4m、內(nèi)徑是3m、長度是10m。離散邊界要被放置在離結(jié)構(gòu)足夠遠(yuǎn)的地方，這是為了不讓離散邊界干擾墩的響應(yīng)（Trochanis等人，1991）。大地的尺寸是60m、30m，深度接近20m。墩和土之間的水泥砂漿不認(rèn)為是結(jié)構(gòu)的一部分，并不包括在模型內(nèi)。

　　假設(shè)在整個(gè)分析過程中，墩顯示彈性特性。混凝土的單位體積重量是23.6kN/m3， 楊氏模量是27.8GPa， 泊松比是0.15（機(jī)組基礎(chǔ)的典型值）。無粘聚力的沙土當(dāng)作彈性和彈塑性材料。對(duì)于彈性模型沙土的單位體積質(zhì)量是19kN/m3，初始楊氏模量170MPa，泊松比是0.3。對(duì)于彈塑性材料，除了彈性特性跟彈性材料一樣以外，土的建模用無關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則的Drucker-Prager 材料模型。
　　由風(fēng)荷載引起的側(cè)向變形是計(jì)算風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)性能的最重要的指標(biāo)。圖3 表示了4 種情況下二維墩- 土系統(tǒng)的側(cè)向變形云圖，單位是米。從各種情況下的圖看出，墩的頂部向右變形（側(cè)向風(fēng)荷載方向，墩的正面），墩的底部向左變形（墩的背面）。墩繞著一點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，該點(diǎn)位于距墩底大約1/3 墩長處，滿足自由頂點(diǎn)短墩的變形模式（Broms，1964）。注意在墩的側(cè)向變形的幅值控制方面，接觸面的類型比模型的類型更重要。對(duì)于摩擦接觸面，彈性模型和彈塑性模型墩頂部的變形分別是4.6mm 和4.9mm，底部變形分別是1.5mm 和1.6mm。對(duì)于捆綁接觸面，彈性模型和彈塑性模型墩頂部變形分別是2.4mm 和2.7mm，底部變形分別是1.0mm 和1.0mm。由于在墩頂左邊（見圖3）墩土之間產(chǎn)生了開裂（滑移），摩擦接觸面導(dǎo)致較大墩的變形。由于設(shè)置摩擦接觸面的墩比捆綁接觸面的墩具有較少的來自土的約束，因此產(chǎn)生了較大的變形。