《表9 不同方案下泥面处桩身水平变形及转角》

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《复杂条件下近海风电机组单桩基础设计及优化》

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本节重点针对上文所述单桩基础的初步设计方案进行设计优化，探讨不同桩长对单桩基础水平变形的影响，即对在初步设计方案的基础上将桩长分别减短1m、2m、3m、4m、5m、6m的单桩基础进行桩身变形分析。图7―图8分别为不同方案桩身水平变形及桩身转角沿深度变化的曲线。由图7-图8可以看出，桩长减短后，泥面处桩身水平位移及转角、桩端水平位移均有所增大。表9为不同方案下泥面处桩身变形及转角，可以看出桩长在减短0～4m情况下，每减短1m，泥面处桩身水平变形增大幅度为2.2%～4.1%，泥面处桩身转角增大幅度为1.3%～3.1%。当桩长在减短4～6m情况下，每减短1m，泥面处桩身水平变形增大幅度为5.4%～6.0%，泥面处桩身转角增大幅度为4.02%～5.2%。可见，当桩长由初步设计方案（桩底标高-55.0m）减短0～4m，泥面位置水平变形缓慢增大，每减短1m，水平变形增大幅度小于5%，水平变形相对稳定。当桩长由初步方案（桩底标高-55.0m）减短4～6m，泥面位置水平变形增大较快，每减短1m，水平变形增大幅度大于5%，水平变形增大速率相对桩长减短已不稳定，尽管此时泥面转角在规范（NB/T10105―2018）允许的范围内，但考虑到土体参数离散性以及该海域极端风暴潮频发导致的“大幅值”循环荷载长期作用等复杂因素对水平变形的不利影响，不建议将桩长优化至此长度范围。因此，从单桩基础的水平变形上看，将桩长在初步设计方案（桩底标高-55.0m）的基础上减短4m是较为合理的优化方案（桩底标高-51.0m），而单桩基础的泥面转角亦满足《海上风电场工程风电机组基础设计规范》（NB/T 10105―2018）要求。对优化后的方案进行支撑结构频率，单桩基础结构强度、承载力、疲劳等方面的复核计算，发现优化后的单桩基础方案均满足设计要求。因此，针对原初步设计方案的优化工作，在确保结构安全的前提下，能够有效减小单桩基础的长度及重量，单根桩体重量可减少约41吨，取得了较好的经济效益。